激光切割技術(shù)是當前工業(yè)制造中重要的應(yīng)用技術(shù)之一,在應(yīng)用領(lǐng)域中十分廣泛,具有速度快、精度高、切割材料通用性強和污染少等優(yōu)勢,已成為當前先進生產(chǎn)技術(shù)的研究熱點之一。雖然激光切割技術(shù)在國內(nèi)已取得了較為可觀的發(fā)展,但仍與海外技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)存在一定的差距,導致目前高速高精度的激光設(shè)備仍以進口昂貴設(shè)備為渠道,嚴重阻礙了激光技術(shù)在國內(nèi)的推廣和普及。為提升我國的先進工業(yè)制造能力,研究激光切割在復雜曲面上更高效的運動控制策略具有的重要意義。首先,本文以安裝新式機械結(jié)構(gòu)的三維激光切割頭的激光切割機器人為研究對象,從運動學角度分析固連在激光切割頭上的機械旋轉(zhuǎn)M點與控制X、Y、Z方向的機身移動軸之間的運動解耦關(guān)系。設(shè)計出以具有解耦機械結(jié)構(gòu)的機器人為應(yīng)用對象的分步運動學分析方法,對目標切割點從操作空間到關(guān)節(jié)空間分成兩個步驟進行運動學正逆解分析。其次,本文研究了激光切割刀具路徑的插補技術(shù)。為實現(xiàn)以最佳切割運動速度進行勻速切割的激光切割運動控制策略,提出了一種基于低曲率M路徑的實時插補算法。以轉(zhuǎn)角為例進行高曲率區(qū)段插補算法研究,先采用數(shù)字積分法進行刀具路徑插補和激光入射角調(diào)整規(guī)劃計算,再通過控制M點在低曲率M路徑上...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外激光切割機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外激光設(shè)備研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外激光切割機器人運動學分析研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外激光切割機器人運動控制研究現(xiàn)狀
    1.3 三維激光切割頭介紹
        1.3.1 傳統(tǒng)三維激光切割頭
        1.3.2 新一代三維激光切割頭
    1.4 課題主要研究內(nèi)容及各章節(jié)安排
        1.4.1 論文內(nèi)容安排
        1.4.2 論文總體框架
第2章 三維激光切割機器人運動學數(shù)學建模
    2.1 機器人建模的數(shù)理基礎(chǔ)
        2.1.1 三維空間位姿描述
        2.1.2 齊次變換矩陣及矩陣的合成
        2.1.3 Denavit-Hartenberg法建立模型
    2.2 三維激光切割機器人運動學分析
        2.2.1 激光切割頭與機械旋轉(zhuǎn)點運動解耦性分析
        2.2.2 機床機械旋轉(zhuǎn)點運動學分析
        2.2.3 激光切割頭運動學分析
    2.3 三維激光切割機器人運動學分析及仿真驗證
        2.3.1 基于M點的分步運動學分析
        2.3.2 運動學分析的Matlab仿真驗證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高速高精度激光切割運動插補設(shè)計
    3.1 三維激光切割運動控制方案概述
    3.2 高曲率區(qū)段刀具路徑插補算法
        3.2.1 常規(guī)插補算法介紹
        3.2.2 刀具路徑位置插補
        3.2.3 刀具路徑激光入射角規(guī)劃
    3.3 高曲率區(qū)段M路徑插補算法
        3.3.1 M路徑插補算法流程
        3.3.2 轉(zhuǎn)角區(qū)段M路徑規(guī)劃
        3.3.3 轉(zhuǎn)角區(qū)段基于M路徑的插補算法
    3.4 M路徑插補算法的仿真驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 CNC數(shù)控系統(tǒng)加減速控制及濾波處理研究
    4.1 常見的加減速控制方法
        4.1.1 直線加減速控制算法
        4.1.2 S型加減速控制算法
    4.2 基于滑動濾波器的加減速控制方法
        4.2.1 基于滑動平均濾波器的加減速控制算法
        4.2.2 滑動平均濾波器的結(jié)構(gòu)
        4.2.3 直線加減速串聯(lián)滑動濾波器
    4.3 M路徑速度濾波加減速處理
        4.3.1 濾波前M點插值速度曲線
        4.3.2 濾波后M點插值速度曲線
        4.3.3 濾波前后刀具路徑切割速度
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)成果
致謝



本文編號：3804227