涂裝機器人噴幅誤差控制技術(shù)研究.pdf

1、制造業(yè)自動化的浪潮，促使工業(yè)機器人得到日益廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。噴涂機器人是一類特殊的工業(yè)機器人，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、軌跡規(guī)劃、工藝控制等方面有獨特的特點。目前，成熟的噴涂機器人系統(tǒng)均為進口產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)自成體系，開放的開發(fā)接口有限，基于這些系統(tǒng)進行應(yīng)用開發(fā)較為困難。本文以國內(nèi)某噴涂作業(yè)系統(tǒng)作為試驗平臺，以降低系統(tǒng)噴幅寬度誤差為研究目標，采用理論分析和試驗驗證相結(jié)合的方法，對利用機器人自身運動補償和利用補償機構(gòu)實現(xiàn)噴幅寬度誤差控制的方法展開了研究，

2、探索了改善噴涂機器人性能的方法和實現(xiàn)手段，可為類似應(yīng)用研究提供借鑒，具有一定典型意義。內(nèi)容包括:6軸串聯(lián)機器人運動學建模、噴槍噴涂沉積建模、控制系統(tǒng)研究、補償機構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)。
　　本文首先通過噴涂工藝試驗對噴槍沉積過程進行建模表征，確定了適合工程應(yīng)用的控制變量，接著分兩種思路對噴涂寬度補償?shù)目刂撇襟E和代價進行了定性比較，優(yōu)選了易于實現(xiàn)的補償方法，并對與原噴涂作業(yè)系統(tǒng)的兼容方法進行分析和試驗，最后搭建試驗平臺實現(xiàn)了功能。重點圍繞提高

3、噴涂機器人噴幅寬度控制的理論分析和技術(shù)實現(xiàn)兩大問題，主要的研究工作和結(jié)論如下:
　　1.對串聯(lián)式機器人進行了D-H建模，確定齊次變換矩陣。推導(dǎo)了串聯(lián)機器人的正運動學模型。研究了串聯(lián)機器人的逆運動學算法，詳細給出了符合Pieper準則的機器人求解逆運動學的步驟過程，并對更一般性的機器人逆運動數(shù)值解算法原理做了簡要介紹。對噴涂距離誤差的逆運動求解步驟做了歸納，探討了利用機器人自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)實時補償?shù)目尚行浴?br>　　2.對噴槍的涂層沉

4、積情況進行了建模，對比了幾種典型模型的特點、建模方法，通過開展噴槍工藝試驗，進行了涂層分布律建模和噴幅寬度建模，提出了在通過標定，排除工作壓力、涂料粘度、溫度等外界條件擾動對噴幅寬度的影響，以噴涂距離控制補償噴幅寬度誤差的方案。
　　3.設(shè)計并搭建了噴幅誤差補償機構(gòu)實驗平臺。介紹了補償機構(gòu)試驗平臺的構(gòu)成，采用伺服電機、運動控制器、DSP、距離傳感器和工業(yè)相機，完成了系數(shù)標定、誤差補償和根據(jù)設(shè)定改變噴幅寬度等功能。通過坐標變換，實現(xiàn)