本文關鍵詞：水火彎板自動化加工系統(tǒng)的研究及設計

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【摘要】：隨著工業(yè)機器人技術的迅速發(fā)展,工業(yè)機器人在裝備制造業(yè)中得到了越來越廣泛地應用。在船體外板加工領域,水火彎板成形工藝是目前國內(nèi)外各大造船企業(yè)普遍采用的技術。水火彎板技術的工藝復雜,需要考慮的外部條件較多。在自動化浪潮席卷制造業(yè)的背景下,現(xiàn)在大部分船企依然依靠經(jīng)驗豐富的工人師傅進行船體外板的水火彎板加工。手工方法加工彎板效率較低且彎板加工車間環(huán)境惡劣。因此為提高加工效率,改善工作環(huán)境,本文提出了使用工業(yè)機器人的水火彎板自動加工系統(tǒng)。本文參考傳統(tǒng)的手工彎板加工方法,結(jié)合項目采用的ABB IRB4600六軸機器人的實際狀況,研究并設計了一套水火彎板自動化加工系統(tǒng)。這套系統(tǒng)以機器人及視覺器件為核心,以機器人控制器為控制機構(gòu),以六自由度機械臂為執(zhí)行機構(gòu),再輔以激光測距儀、火焰控制裝置及人機交互系統(tǒng),實現(xiàn)了機器人的運動路徑規(guī)劃,行走姿態(tài)控制以及遠距離操控等功能。使用該系統(tǒng)進行曲面彎板烤火加工的流程主要包括焰道預布置、焰道識別、機器人運動軌跡規(guī)劃、彎板烤火熱加工等步驟。對于焰道標識的識別,考慮到工作車間光線強度不定及粉塵彌漫的實際狀況,本文設計了一套適合工業(yè)現(xiàn)場實際狀況的視覺識別流程,用以準確的識別標記并確定標記空間位置。對于機器人的焰道加工運動軌跡及行走姿態(tài),本文采用三維激光測距調(diào)整方法調(diào)整機器人姿態(tài),并基于識別標記時的機器人姿態(tài)和焰道位置數(shù)據(jù)進行烤火運動軌跡規(guī)劃。本文描述的水火彎板加工樣機已在大連船舶重工集團的水火彎板加工車間進行了多次試驗,試驗結(jié)果表明自動化加工設備可以提高曲面彎板加工效率,降低返工率。
【關鍵詞】：工業(yè)機器人 水火彎板 視覺識別定位
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U671;TP242.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 船體外板自動化加工研究意義8
• 1.2 水火彎板技術研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 工業(yè)機器人的研究意義及發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3.1 工業(yè)機器人的研究意義10
• 1.3.2 工業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 課題來源及本文結(jié)構(gòu)安排11-13
• 2 水火彎板工藝流程13-17
• 2.1 水火彎板工藝原理13
• 2.2 水火彎板工藝介紹13-16
• 2.3 本章小結(jié)16-17
• 3 水火彎板自動化加工總體方案設計17-30
• 3.1 系統(tǒng)總體框圖17
• 3.2 系統(tǒng)組成17-27
• 3.2.1 工業(yè)機器人17-20
• 3.2.2 攝像頭20-21
• 3.2.3 激光測距儀21-22
• 3.2.4 火焰控制裝置22
• 3.2.5 通信系統(tǒng)22-23
• 3.2.6 人機交互系統(tǒng)23-27
• 3.3 水火彎板自動化加工工藝流程27-28
• 3.4 本章小結(jié)28-30
• 4 基于視覺引導機器人的鋼板標識識別30-47
• 4.1 識別方案設計30-32
• 4.2 圖像去噪32-33
• 4.3 圖像邊緣檢測算法33-36
• 4.3.1 常用邊緣檢測算子34-35
• 4.3.2 邊緣檢測算子實驗分析35-36
• 4.4 圖像二值化36-41
• 4.4.1 幾種計算閾值的方法37-38
• 4.4.2 局部-整體相結(jié)合的閾值法38-39
• 4.4.3 幾種圖像二值化方法的實驗結(jié)果及分析39-41
• 4.5 圖形定位分割41-42
• 4.6 圖像識別42-44
• 4.6.1 矩43
• 4.6.2 Hu不變矩方法43-44
• 4.7 焰道標記中心點與視野中心點的偏差44-46
• 4.8 本章小結(jié)46-47
• 5 機器人的運動控制47-63
• 5.1 機器人位姿描述和坐標變換47-49
• 5.1.1 位姿描述47-48
• 5.1.2 坐標變換48-49
• 5.2 機器人運動學模型49-53
• 5.2.1 機器人連桿的描述49-50
• 5.2.2 連桿坐標系及位姿矩陣50-52
• 5.2.3 位置姿態(tài)ABB 工業(yè)機器人中的表示方法52-53
• 5.3 機器人運動控制方案53-59
• 5.3.1 機器人烤火控制方案53-54
• 5.3.2 三維激光測距調(diào)整54-57
• 5.3.3 識別焰道標記57-58
• 5.3.4 規(guī)劃烤火路徑與烤火加工58-59
• 5.4 水火彎板加工實驗59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況66-67
• 致謝67-68

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本文編號：594779