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一种混联机翼喷涂机器人轨迹规划与控制系统开发

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一种混联机翼喷涂机器人轨迹规划与控制系统开发

作者：许子卿电子科技大学

学位级别：硕士

飞机制造过程中,零部件的表面喷涂是非常重要的环节,涂层质量和喷涂效率是制造商们专注研究的问题。目前,国外先进航空制造业已经开始利用喷涂机器人来完成喷涂作业,这既避免了喷涂环境对于人体的伤害,又极大地提高了喷涂质量和效率。... 详细信息

飞机制造过程中,零部件的表面喷涂是非常重要的环节,涂层质量和喷涂效率是制造商们专注研究的问题。目前,国外先进航空制造业已经开始利用喷涂机器人来完成喷涂作业,这既避免了喷涂环境对于人体的伤害,又极大地提高了喷涂质量和效率。然而国内飞机制造厂商依然采用传统手工喷涂的方式,近几年,随着机器人技术的迅速发展,利用喷涂机器人代替人工手动喷涂已经成为国内航空制造业的发展趋势。本文以一款自主研发的混联机翼喷涂机器人为研究对象,以国产大飞机C919水平尾翼为喷涂对象,对机器人喷涂的关键技术——轨迹规划和控制系统开发展开了研究,主要研究内容如下:首先,分析了旋杯式静电喷涂的工作原理,基于有限范围分布模型下的?分布建立了静电旋杯喷涂沉积厚度模型,根据厚度模型对喷涂过程中影响涂层质量的工艺参数进行了仿真分析,最终确定了适合机翼喷涂的各项参数取值。其次,针对机器人离线编程技术展开研究。将喷涂轨迹规划研究和成熟的数控加工编程技术结合起来,提出了基于CAD/CAM技术的轨迹规划方式;同时针对工件模型的特殊文件格式,在VS 2010平台下,以C++为开发语言,自主开发了基于工件STL模型的轨迹规划软件;经过仿真分析,通过两种不同方式制定的喷涂轨迹都光滑连续,覆盖了整个机翼表面,验证了两种轨迹规划方式的可行性,同时也说明自主研发的轨迹规划软件可以满足机翼喷涂的需要。然后,分析了机器人后置处理的原理与任务,对喷涂机器人运动学展开研究,将喷涂机器人中的混联部分等效成串联机构,基于D-H法建立了混联机翼喷涂机器人的运动学正逆解模型,以此为基础开发了后置处理软件;对机器人进行了运动仿真分析,将后置代码作为机器人模型各轴的驱动输入值,得到了机器人末端位姿信息,通过和喷涂轨迹点进行对比,验证了后置处理系统的准确性。最后,制定了“工控机+运动控制器+信号放大器”的运动控制方案,设计输调漆系统和安全保障系统方案,并开发了运动控制软件和系统监控软件;完成了系统伺服参数整定工作,联动测试系统响应性能,分析响应曲线,验证了控制系统良好的响应性能。

关键词：喷涂机器人轨迹规划离线编程后置处理控制系统开发

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大齿轮测量仪的控制系统开发

大齿轮测量仪的控制系统开发

作者：洪宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着机械工业的快速进步,大齿轮的制造精度在不断提高。如何低成本高效率的对大齿轮精度进行检验,是急需解决的问题。齿距偏差作为齿轮精度检测的重要指标,直接影响齿轮的传动,是齿轮精度检测的必检项目之一。本文结合大齿轮检测过程中... 详细信息

随着机械工业的快速进步,大齿轮的制造精度在不断提高。如何低成本高效率的对大齿轮精度进行检验,是急需解决的问题。齿距偏差作为齿轮精度检测的重要指标,直接影响齿轮的传动,是齿轮精度检测的必检项目之一。本文结合大齿轮检测过程中的技术难点,设计了一台大齿轮齿距偏差测量仪,以相对法为理论基础,对大齿轮进行旁置式在机测量。以这种测量方法来提高大齿轮齿距偏差检测的精度与可靠性,设计目标能满足直径5000mm的大齿轮的测量要求。主要工作内容有:(1)提出一种相对法齿距偏差在机测量原理,设计出大齿轮齿距偏差测量仪的机械结构,在机械结构的基础上进行控制系统开发。控制系统主要分为运动控制、数据采集与数据处理三部分。(2)在LabVIEW平台上完成软件开发,设计出信号稳定、采样周期短的数据采集程序和重复定位精度高、响应速度快的运动控制程序。并在程序前面板上设计出大方简洁的人机交互界面,直观的输出测量数据。(3)研究触发位置误差对齿距偏差测量结果的影响,分析影响触发位置误差的因素。提出一种插值计算方法找到目标触发位置对应的测量值,减小触发位置误差对测量结果的影响,提高测量精度。(4)完成测量系统的标定,得出测头实际偏移量与测量数据的比例系数。以齿条代替齿轮的模式,在数控机床上进行齿距偏差测量实验。观察大齿轮齿距偏差测量仪重复测量结果的最大偏差,验证测量结果的可靠性。同时使用三坐标测量仪测量齿条的齿距偏差,将两组测量结果进行对比,验证测量结果的准确性。

关键词：大齿轮齿距偏差测量相对法控制系统开发

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新型5自由度混联机器人控制系统开发

新型5自由度混联机器人控制系统开发

作者：潘伯钊天津大学

学位级别：硕士

本文密切结合国家航空制造业对飞机结构件自动制孔装备的重要需求，以新型5自由度混联机器人EXE-M为对象，深入研究其控制系统的核心关键技术，内容涉及机器人位置分析、控制系统开发、双电机驱动消隙控制和快速零点标定等。本文主要研... 详细信息

本文密切结合国家航空制造业对飞机结构件自动制孔装备的重要需求，以新型5自由度混联机器人EXE-M为对象，深入研究其控制系统的核心关键技术，内容涉及机器人位置分析、控制系统开发、双电机驱动消隙控制和快速零点标定等。本文主要研究成果如下： 1.在建立EXE-M机器人位置分析模型的基础上，采用数值迭代方法构建其并联模块（3-SPR机构）的位置正、逆解算法，进而采用循环搜索法得到串联转头的位置逆解，最终实现了5自由度混联机器人的位置分析。 2.以IPC+PMAC为核心，搭建EXE-M机器人控制系统的硬件平台，设计出控制系统软件逻辑架构，并编写了核心控制功能软件;在C++编译环境下，对位置逆解算法的迭代终止条件、搜索区间、步长和执行代码实施优化，大幅提高执行效率，满足了控制系统对位置逆解算法的实时性要求;根据双电机驱动消隙原理，运用PMAC内嵌伺服环交叉耦合功能，完成了齿轮齿条传动长行程直线运动单元的高精度定位控制功能开发。 3.提出该新型混联机器人的快速零点标定方法。建立了3-SPR机构的误差映射模型，分析各支链零点误差对动平台位置误差的影响规律;提出了兼顾辨识精度、鲁棒性及标定效率的最优测点选取规则，进而建立基于激光跟踪仪的并联模块零点误差辨识模型。辨识仿真结果表明，该零点标定方法简便高效。

关键词：混联机器人控制系统开发双电机消隙零点标定

汽车驱动桥半轴疲劳试验研究及HCQ3.0计算机数据采集与控制系统开发

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汽车驱动桥半轴疲劳试验研究及HCQ3.0计算机数据采集与控制系统开...

作者：金祥曙浙江大学

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汽车的生产量和保有量随着经济的发展而在迅速增加，汽车的质量和安全性问题日益凸现。采用先进的方法和技术测试汽车驱动桥的各种指标可以对汽车的设计、生产提供有宜的指导，对降低成本、提高效益、杜绝行车隐患提供重要的技术保证。... 详细信息

汽车的生产量和保有量随着经济的发展而在迅速增加，汽车的质量和安全性问题日益凸现。采用先进的方法和技术测试汽车驱动桥的各种指标可以对汽车的设计、生产提供有宜的指导，对降低成本、提高效益、杜绝行车隐患提供重要的技术保证。本文阐述了汽车驱动桥综合性能测试的意义、原理和技术方法;分析了汽车驱动桥半轴疲劳破坏机理及其路面强化系数模型;在深入研究有关关键技术问题的基础上设计了HCQ3.0试验台计算机数据采集与控制硬件系统。 HCQ3.0试验台结合国内外先进技术，建立了一套包括机械、液压、气动、电气、电子、传感、路谱、计算机控制与分析系统在内的完整系统。它通过在室内台架模拟车辆道路行驶工况的方法，实现对驱动桥综合性能自动测试，达到替代道路试验的目的。论文共分为六章，各章内容简述如下：第一章综述本论文的课题研究背景、意义;国内外汽车测试技术及其装备的发展现状;本学位论文的研究内容和主要工作。第二章研究汽车驱动桥半轴疲劳破坏机理，在零件疲劳损伤理论和程序载荷谱处理技术基础之上给出路面强化系数模型。第三章论述课题研究阶段成功开发的HCQ3.0汽车驱动桥综合性能试验台。主要包括：HCQ3.0试验台系统系统要求、总体设计、动力系统、机械系统、液压气动系统、道路模拟系统以及计算机数据采集和控制系统。第四章探讨计算机数据采集与控制硬件系统电磁兼容性关键技术问题。第五章系统阐述HCQ3.0试验台数据采集与控制硬件系统的功能分析、总体框架、原理设计及其工程实现。第六章总结论文的主要工作和成果，展望未来工作。

关键词： HCQ3.0 汽车驱动桥计算机数据采集疲劳试验试验台架控制系统开发载荷谱性能试验台汽车测试制动试验台

Tricept IV混联机器人控制系统开发

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Tricept IV混联机器人控制系统开发

作者：洪锐天津大学

学位级别：硕士

本文密切结合我国汽车工业对先进制造装备的重大需求,在国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目课题资助下,较为深入地研究了具有我国自主知识产权的Tricept IV混联机器人的控制系统开发相关技术,内容涉及混联机器人的运动学模型和位... 详细信息

本文密切结合我国汽车工业对先进制造装备的重大需求,在国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目课题资助下,较为深入地研究了具有我国自主知识产权的Tricept IV混联机器人的控制系统开发相关技术,内容涉及混联机器人的运动学模型和位置分析、控制系统设计和软件开发、变速箱虚拟装配工艺仿真验证等。论文取得如下主要成果: 1.从运动控制需求出发,分析了Tricept IV混联机器人本体结构特点,将其分解为并、串联两个子系统,提出一种针对冗余自由度的位置分配方法,解决了含冗余自由度Tricept IV机器人的位置逆解难题,最终建立该机器人的位置正逆解算法。 2.基于Turbo PMAC多轴运动控制器,构建Tricept IV混联机器人控制系统的硬件系统平台,并针对汽车变速箱端盖装配任务,应用LabVIEW图形化编程环境实现了机器人控制软件的模块化设计,开发了用户界面、程序管理、控制系统回零、点动控制和自动运行等功能模块。 3.结合工程应用,利用Solidworks三维软件建立Tricept IV混联机器人虚拟装配工作单元模型,并在Cosmosmotion中定义主动与被动关节约束。根据装配任务规划装配工艺过程,将控制系统反馈数据输入到主动关节约束中,驱动虚拟装配仿真模型。仿真结果表明,所建立的运动学模型、控制系统软件及所提出的装配工艺过程均正确有效。本文工作为Tricept IV混联机器人的汽车变速箱装配作业单元的研制开发奠定了较好的基础。

关键词：混联机器人冗余自由度控制系统开发虚拟装配

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纯电动汽车动力电池热管理控制系统开发

纯电动汽车动力电池热管理控制系统开发

作者：焦阳河南科技大学

学位级别：硕士

动力电池系统是纯电动汽车仅有的动力储备,电池系统集成技术的水平制约着纯电动汽车走向更大的市场。在加速、爬坡、高压直流快充等工况下,动力电池电芯会因为自身特性反应产热,温度快速升高。高温会导致电池循环寿命下降,并影响电芯的... 详细信息

动力电池系统是纯电动汽车仅有的动力储备,电池系统集成技术的水平制约着纯电动汽车走向更大的市场。在加速、爬坡、高压直流快充等工况下,动力电池电芯会因为自身特性反应产热,温度快速升高。高温会导致电池循环寿命下降,并影响电芯的一致性,降低整个电池系统成组后的性能及行车安全。开发合理的控制系统对电池冷却、加热实施控制,将有助于电池系统性能的维持和整车安全高效地运转。本文结合某企业“动力电池热管理系统”项目,针对动力电池阻抗特性、产热特性、传热特性进行分析和研究,开发了针对三元锂电池的热管理控制系统。系统基于液冷液热方式对动力电池进行温控。根据动力电池的工况条件结合散热需求开发了集成流道式的动力电池系统,并根据整车现有空调回路的硬件配置设计了散热及加热原理,并在此基础上进行热管理控制器的开发与研究,主要研究内容如下:1.分析了锂电池的工作原理与产热机理,通过将电池的二阶等效电路模型、Bernadi产热模型和基于等效原理的等效热网络传热模型三者结合联立得到单体电池电热耦合模型。利用HPPC（混合脉冲试验）试验数据进行阻抗特性模型的参数辨识,然后进行模型仿真。利用CFD仿真计算和组织产热试验两种方式对模型输出的结果数据进行验证。所建立的模型为控制器的开发提供仿真模型支持。2.根据仿真及试验所得电芯的发热数据,进行不同换热系数下电池温度场仿真,最终根据所设置的换热系数条件可得液冷或冷媒直冷可满足该电池使用条件,最终结合车辆现有条件设计了基于液冷液热的热管理结构与系统原理。3.根据所建原理考虑可能出现的工况,进行了热管理控制器的开发。首先对控制器进行了功能定义划分,随后开展系统硬件的设计。基于有限状态机原理并结合所划分的控制器的工作状态进行了软件部分的设计,建立Simulink模型并进行仿真与代码生成。4.针对所开发的控制系统进行硬件在环仿真和试验验证。最终证明所开发的温控系统基本满足控制要求。通过此次研究与开发过程,对动力电池热管理的需求进一步加深了认识。开发过程中出现的问题及解决方法为今后控制系统开发积累了相关经验。所开发的热管理控制系统能实现所选电池的温控要求,计划下一步选取整车环境搭建试验骡子车,根据真实搭载数据基于安全性和经济型的原则对所设计的系统进行标定调试,使系统更优,期待早日上车量产。

关键词：动力电池系统热管理系统控制系统开发控制策略

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综合原料厂生产控制系统开发综述

安徽冶金科技职业学院学报 2009年第3期19卷 26-29页

作者：郑江鸿马钢港务原料总厂安徽马鞍山243000

阐述了马钢综合原料厂控制系统的开发过程,对系统选型、功能、特点、控制程序的可扩展性和通用性等方面进行了分析,并提出改进的方向。

关键词：原料厂控制系统开发

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联合采育作业精确进料控制系统开发与测试

森林工程 2018年第3期34卷 58-62页

作者：彭洋黄青青刘晋浩王典阚江明北京林业大学工学院北京100083

为提高林木联合采育机的工作效率,开发测试一种进料辊精准进料控制系统,该控制系统是基于PID控制算法研究林木联合采育机作业机头自动精准进料的控制系统。本文从林木联合采育机作业机头自动精确进料的控制需求出发,结合其控制过程,研... 详细信息

为提高林木联合采育机的工作效率,开发测试一种进料辊精准进料控制系统,该控制系统是基于PID控制算法研究林木联合采育机作业机头自动精准进料的控制系统。本文从林木联合采育机作业机头自动精确进料的控制需求出发,结合其控制过程,研究基于增量式PID控制算法在自动精确进料控制上的应用。试验中针对不同的P、I和D参数,分组对进料结果进行了分析,随后提出改进的多段自适应PID控制算法。实验结果表明,通过改进的PID控制算法可以实现林木联合采育机作业机头进料辊自动精确进料,其误差在允许范围之内。此方法适应性强,能够有效提升采育机的作业效率,但仍需在后期作业中,针对不同树种树径、造材长度等特征数据,进行进一步优化。

关键词：精确进料控制控制系统开发 PID控制

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基于PLC的弹筒舱段打磨设备控制系统开发

航天制造技术 2008年第1期 53-55页

作者：刘长勇张虎任钱保沈阳新松机器人自动化股份有限公司北京理工大学机械与车辆工程学院

在分析弹筒外表面打磨工艺要求的基础上,提出了弹筒舱段自动打磨设备总体结构方案。根据打磨设备功能要求,详细介绍了打磨设备控制系统的硬件和软件。实验结果表明,基于PLC的弹筒舱体外圆打磨设备的控制系统,能够实现设备的所有运动和... 详细信息

在分析弹筒外表面打磨工艺要求的基础上,提出了弹筒舱段自动打磨设备总体结构方案。根据打磨设备功能要求,详细介绍了打磨设备控制系统的硬件和软件。实验结果表明,基于PLC的弹筒舱体外圆打磨设备的控制系统,能够实现设备的所有运动和位置控制,提高了弹筒打磨质量和效率。

关键词：涂层打磨舱体 PLC 控制系统开发