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焊缝跟踪系统关键技术研究

作　者: 杨楠
导　师: 杨学友
学　校: 天津大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 机器人焊接焊缝跟踪系统标定无刷直流电机距离误差最小二乘算法
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 238次
引　用: 1次
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内容摘要

目前,采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。在焊接生产中采用机器人技术,可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化。由于在弧焊过程中,焊接条件是实时变化的,焊接机器人需要根据焊缝位置和姿态的变化实时调整其焊接路径,以实现焊缝的自动实时跟踪。本文主要研究了焊缝跟踪系统中的两个关键技术:跟踪传感器激光扫描单元的电机驱动电路设计和机器人本体的标定方法。本文先后选用了有刷直流电机和无刷直流电机两种不同的电机作为扫描电机,并完成了相应驱动电路硬件电路板的设计、制作和调试工作,对驱动电路的整体性能进行了测试。实验表明,电机转速的稳定性基本能满足传感器的精度要求。另一方面,本文采用了基于距离误差模型的标定方法来修正机器人的连杆参数,运用了总体最小二乘算法对数据进行处理。虽然标定后的机器人定位精度仍然无法满足系统精度的要求,但是机器人的绝对定位精度有了显著的提高,为了进一步提高定位精度,还需要修正其它影响因素所引起的绝对定位误差。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 引言  6-7
  1.2 焊缝跟踪系统关键技术  7-10
    1.2.1 焊接传感技术  7-9
    1.2.2 机器人标定技术  9-10
  1.3 国内外发展状况  10-12
    1.3.1 机器人发展状况  10-11
    1.3.2 焊缝跟踪视觉传感器发展状况  11-12
  1.4 本文的主要任务  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章焊缝跟踪系统总体设计  14-24
  2.1 基于点扫描的焊缝跟踪视觉传感器的总体设计  14-19
    2.1.1 传感器设计的基本原理  15-17
    2.1.2 激光扫描单元  17-18
    2.1.3 图像采集处理单元  18-19
  2.2 机器人系统与标定技术  19-23
    2.2.1 IRB2400 型机器人简介  19-22
    2.2.2 标定技术  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章高精度扫描电机的驱动电路设计  24-43
  3.1 扫描电机的选择  24
  3.2 有刷直流电机的驱动电路设计  24-30
    3.2.1 有刷直流电机选型  24-25
    3.2.2 单片机功能介绍  25
    3.2.3 驱动电路的硬件设计  25-27
    3.2.4 驱动电路的软件设计  27-29
    3.2.5 实验及结论  29-30
  3.3 无刷直流电机的驱动电路设计  30-41
    3.3.1 无刷直流电机选型  31
    3.3.2 驱动芯片BA6849FP的功能介绍  31-32
    3.3.3 驱动电路的工作原理  32-34
    3.3.4 驱动电路的硬件设计  34-36
    3.3.5 驱动电路的软件设计  36-40
    3.3.6 实验及结论  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第四章基于距离误差模型的机器人绝对定位精度标定技术  43-67
  4.1 机器人运动学模型和微分运动学  43-55
    4.1.1 机器人运动学模型的D-H表示方法  43-46
    4.1.2 修正的D-H模型  46-47
    4.1.3 机器人微分运动学模型  47-52
    4.1.4 机器人连杆参数误差与机器人定位精度的关系  52-55
  4.2 基于距离误差的标定方法  55-59
    4.2.1 距离误差的表达式  55-56
    4.2.2 距离误差与机器人定位精度误差之间的关系  56-58
    4.2.3 等距离标定模型  58-59
  4.3 实验与结论  59-66
    4.3.1 数据采集  59-60
    4.3.2 算法分析  60-63
    4.3.3 数据处理  63-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-68
参考文献  68-71
发表论文和参加科研情况说明  71-72
致谢  72

焊缝跟踪系统关键技术研究

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