機(jī)械手-集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)械手-集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械手,集裝箱,波紋,焊接,機(jī)器人,機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)學(xué),分析,車體,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目: 集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院: 機(jī)電學(xué)院 系 機(jī)械
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí): 機(jī)制023班
學(xué) 號(hào): 02122078
姓 名: 陳 愈 馨
指導(dǎo)教師: 張 華
填表日期: 2006 年 3 月 1 日
一、 選題的依據(jù)及意義:
依據(jù):針對(duì)集裝箱波紋板焊接自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(shí)時(shí)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(duì)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(shí)時(shí)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(yàn)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(diǎn)。
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(diǎn)分析了被動(dòng)視覺技術(shù)和基于激光三角測量原理的主動(dòng)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(shí)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(diǎn)及實(shí)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(huì)。
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(diǎn)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(duì)弧焊過程進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)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(shí)時(shí)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(duì)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(huì)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(dòng)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(dòng)式的焊接機(jī)器人,在大型結(jié)構(gòu)件的自動(dòng)化焊接中,有著廣闊的應(yīng)用前景。有的文獻(xiàn)研究了移動(dòng)焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。并對(duì)移動(dòng)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(dòng)化焊接,無疑將大大減輕工人的勞動(dòng)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(duì)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)與焊槍的二級(jí)自動(dòng)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(jì)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(dòng)關(guān)節(jié)的模塊化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),很顯然如果能夠像現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)零部件那樣的設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析及車體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),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(jì)目標(biāo)。
2、選擇出該焊接機(jī)器人的機(jī)構(gòu)方案,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆界,證明所選方案可行。
3、設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)規(guī)律:焊槍與焊縫的夾角保持垂直;焊槍相對(duì)焊縫移動(dòng)的相對(duì)速度大小恒定。
利用所學(xué)機(jī)械原理的知識(shí)及一些關(guān)于機(jī)器人的設(shè)計(jì)知識(shí)選定或者設(shè)計(jì)出該焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案,并利用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析對(duì)該方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,證明其可行。
利用所學(xué)的知識(shí)及其它一些參考文獻(xiàn),估計(jì)出車體驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率,選擇電機(jī),最后設(shè)計(jì)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(duì)該機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)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(jì)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:
六、 參考文獻(xiàn):
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機(jī)械手-集裝箱波紋板焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械手,集裝箱,波紋,焊接,機(jī)器人,機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)學(xué),分析,車體,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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