1312-機(jī)器人集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計
1312-機(jī)器人集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計,機(jī)器人,集裝箱,波紋,焊接,機(jī)構(gòu),運動學(xué),分析,車體,結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 37 -畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目: 集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 院: 機(jī)電學(xué)院 系 機(jī)械 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級: 機(jī)制 023 班 學(xué) 號: 02122078 姓 名: 陳 愈 馨 指導(dǎo)教師: 張 華 填表日期: 2006 年 3 月 1 日- 38 -一、選題的依據(jù)及意義:依據(jù):針對集裝箱波紋板焊接自動化水平低的現(xiàn)狀:目前用于焊接集裝箱側(cè)板與頂側(cè)梁、底側(cè)梁的自動焊專機(jī),由于在焊接過程中,焊槍不能隨波形的變化調(diào)整與焊槍速度的夾角(焊接工藝參數(shù)也未有變化) ,直接導(dǎo)致焊縫成形不能保持一致,進(jìn)而影響焊縫的質(zhì)量。意義:該課題能有效的解決焊接過程中焊槍速度與波形夾角的問題,使焊接速度始終與波形垂直,進(jìn)而保證焊接的穩(wěn)定性,提高焊接成形的一致性,提高焊接質(zhì)量。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述):由于該課題所研究的集裝箱焊接是自動焊接技術(shù)在該處的工業(yè)應(yīng)用,故此處的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述)應(yīng)該是關(guān)于自動焊接技術(shù)的。焊接技術(shù)的目的就是為了提高焊接質(zhì)量。而焊接質(zhì)量是采用焊接工藝制造的產(chǎn)品的焊接接頭使用性能是否滿足產(chǎn)品設(shè)計的要求。一般焊接產(chǎn)品焊接接頭使用性能的主要內(nèi)容有:力學(xué)性能,內(nèi)、外部缺陷,產(chǎn)品焊接后幾何尺寸等。而目前在焊接過程中,還不能做到在線和實時地檢測和控制這些直接焊接質(zhì)量,在現(xiàn)階段所能做的是利用自己的感觀或現(xiàn)有的傳感技術(shù),對一些與直接焊接質(zhì)量有關(guān)的間接焊接質(zhì)量,在焊接過程進(jìn)行在線和實時的檢測和控制。比如該課題就是做到提高焊接的穩(wěn)定性,來保證焊縫成形一致,進(jìn)而提高焊接質(zhì)量。這里穩(wěn)定性就屬于間接焊接質(zhì)量。間接焊接質(zhì)量雖然不能直接說明焊接接頭的使用性能,但他們卻在一定程度上或者與直接焊接質(zhì)量存在著定量關(guān)系。這可以從當(dāng)前的研究現(xiàn)狀得到驗證。1、開發(fā)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)來檢測間接焊接質(zhì)量,有一定的仿生性,利用感觀。光學(xué)圖像的視覺信息具有形式直觀、信息豐富、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。有的文獻(xiàn)綜述了焊接機(jī)器人傳感系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,比較了目前常用的焊接機(jī)器人傳感技術(shù),重點分析了被動視覺技術(shù)和基于激光三角測量原理的主動視覺技術(shù)在焊接中的應(yīng)用,并給出了國內(nèi)外的開發(fā)實例。 有的文獻(xiàn)簡述了機(jī)器人焊接中視覺系統(tǒng)的分類、原理、特點及實用性,綜述了視覺系統(tǒng)在機(jī)器人焊接領(lǐng)域的典型應(yīng)用,并指出了其應(yīng)用中存在的問題及其發(fā)展趨勢。的確,在環(huán)境惡劣的焊接現(xiàn)場中,具有視覺功能的智能焊接機(jī)器人顯然有大顯身手的機(jī)會。有的文獻(xiàn)分別從焊接過程控制和質(zhì)量控制這兩方面介紹焊接區(qū)視覺信息在弧焊機(jī)器人傳感和控制技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。提出了幾點視覺信息系統(tǒng)的現(xiàn)存問題和解決途徑。2、利用現(xiàn)有的傳感技術(shù)對弧焊過程進(jìn)行實時傳感與控制,這里包括弧焊過程電弧穩(wěn)定性方面的傳感與控制,弧焊過程焊接對縫傳感與跟蹤控制,焊縫尺寸的傳感與控制。有的文獻(xiàn)介紹了國內(nèi)外焊接質(zhì)量實時傳感與控制方面一些共性問題的研究和發(fā)展,包括弧焊過程電弧穩(wěn)定性方面的傳感與控制、焊接對縫傳感與跟蹤控制、焊縫尺寸的傳感與控制。這些內(nèi)容有的是作者研究組的研究工作,部分選自國內(nèi)外同行近年來在刊物和會議上發(fā)表的論文。這些都是作者認(rèn)為比較成熟,有的已經(jīng)應(yīng)用,有的很有應(yīng)用前途。將移動機(jī)器人技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)成移動式的焊接機(jī)器人,在大型結(jié)構(gòu)件的自動化焊接中,有著廣闊的應(yīng)用前景。有的文獻(xiàn)研究了移動焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。并對移動焊接機(jī)器人在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了比較全面地介紹。的確,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件的自動化焊接,無疑將大大減輕工人的勞動強(qiáng)度,減少人為因素的影響,提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和保證焊接質(zhì)量。而現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,對焊接產(chǎn)品提出了更高層次的要求。有科研工作者研制了一種能重復(fù)跟蹤焊縫軌跡線的 CCD 光電跟蹤系統(tǒng)。此系統(tǒng)由新穎的 CCD 視覺傳感器來實時檢測機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)與焊槍的跟蹤位置偏差量,并根據(jù)此由微機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)對機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)與焊槍的二級自動跟蹤。本文還就視覺傳感系統(tǒng)的物距、光強(qiáng)等主要影響因素進(jìn)行了分析研究,使之具有較高的可靠性與適應(yīng)性。3、關(guān)于機(jī)器人的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計未來的發(fā)展趨勢是微型化、精密化、模塊化有的文獻(xiàn)提到過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的模塊化機(jī)構(gòu)設(shè)計,很顯然如果能夠像現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)零部件那- 39 -樣的設(shè)計機(jī)器人的關(guān)節(jié),那將多么的有利于機(jī)器人應(yīng)用的普及,將在更廣泛的程度上范圍服務(wù)于人類,極大的提高人們的生活水平。三、本課題研究內(nèi)容 如圖所示,在焊接過程中,焊槍不能隨波形的變化調(diào)整與焊接速度的夾角(工藝參數(shù)也未有變化) ,因此直線段焊縫與斜邊段的焊縫成形不能保持一致。故本課題是集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析及車體機(jī)構(gòu)設(shè)計,而十字滑塊選用,進(jìn)而組成的焊接機(jī)器人能夠解決波內(nèi)斜邊段焊縫外觀成形與直線段焊縫不一致的問題。研究內(nèi)容:1、在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,熟悉機(jī)器人的應(yīng)用的現(xiàn)場環(huán)境,明確設(shè)計目標(biāo)。2、選擇出該焊接機(jī)器人的機(jī)構(gòu)方案,并對其進(jìn)行運動學(xué)逆界,證明所選方案可行。3、設(shè)計出小車車體結(jié)構(gòu),并在圖紙上繪制出機(jī)器人的裝配圖。四、本課題研究方案明確輸出構(gòu)件所需要的運動規(guī)律:焊槍與焊縫的夾角保持垂直;焊槍相對焊縫移動的相對速度大小恒定。利用所學(xué)機(jī)械原理的知識及一些關(guān)于機(jī)器人的設(shè)計知識選定或者設(shè)計出該焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案,并利用運動學(xué)分析對該方案進(jìn)行運動學(xué)逆解,證明其可行。利用所學(xué)的知識及其它一些參考文獻(xiàn),估計出車體驅(qū)動電機(jī)的功率,選擇電機(jī),最后設(shè)計進(jìn)行校核。五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度:研究目標(biāo):1、確定集裝箱波紋板焊接機(jī)器人總體機(jī)構(gòu)方案,并對該機(jī)構(gòu)存在運動學(xué)逆解,并求出,該解滿足集裝箱波紋板的焊接要求。2、做出了車體結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核。主要特色:該焊接機(jī)器人的焊槍能夠隨波形的變化調(diào)整焊槍的姿態(tài)速度,保證在直線段與波內(nèi)斜邊段焊縫成形的一致性,進(jìn)而提高集裝箱波紋板的焊接質(zhì)量。工作進(jìn)度:- 40 -六、參考文獻(xiàn):[1]鄭相鋒,胡小建.弧焊機(jī)器人焊接區(qū)視覺信息傳感與控制技術(shù) [J].電焊機(jī),2005,6:34.[2]孔宇,戴明,吳林.機(jī)器人結(jié)構(gòu)光視覺三點焊縫定位技術(shù) [J].焊接學(xué)報,1997,3:188.[3]王軍波等.基于 CCD 傳感器的球罐焊接機(jī)器人焊縫跟蹤[J]. 焊接學(xué)報,2001,4:31.[4]徐培全等.基于機(jī)器人焊接的視覺傳感系統(tǒng)綜述[J]. 焊接, 2005,8:11.[5]劉蘇宜,王國榮,鐘繼光.視覺系統(tǒng)在機(jī)器人焊接中的應(yīng)用與展望 [J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2005,11:1296.[6]張柯等.移動焊接機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 焊接, 2004,8:5.[7]王其隆.弧焊過程質(zhì)量實時傳感與控制[M]. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.2.[8]陳雪華,梁錫昌.基于模塊化關(guān)節(jié)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動學(xué)分析 [J].2005,2:4.
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