CNC在线检测路径规划模型及应用研究

现有CNC在线检测路径规划模型以路径为基础,难以满足自动编程系统对于确定点位信息的要求。针对这一问题,在基于特征的传统路径规划的基础上,基于多体理论实现过渡路径自动规划,并建立以参数化的检测信息为输入,以测量节点的位置和遍历顺序为输出的规划模型,可以直接为检测程序自动编写系统所用。根据这一模型生成检测程序,经FANUC 0i系统CNC加工中心验证,这种模型能够用于具有典型特征的规则型面和组合型面工件的路径规划,符合点位控制机床的运动特点,为自动编程的实现奠定了基础。且相对于人工路径规划,应用路径规划模型可以提高规划效率和准确性。     

厚板弧焊机器人自定义型焊道编排策略

多层多道焊路径的自动规划是实现厚板机器人焊接的关键技术之一.对典型的单面V形和双面K形坡口多道焊路径规划策略进行了研究,建立了基于图形多层多道焊离线规划模块,通过特征建模、焊接顺序、焊道参数及规划类形等设置,系统可自动生成多层多道焊路径的位置和姿态,重点推导了自定义型多道焊路径规划策略,并对单面V形坡口多层多道S形焊缝进行自定义型路径规划,实现了机器人多道焊的仿真和运动程序的快速生成,提高了示教灵活度和效率.     

基于HPSO算法的CNC在线检测路径规划

CNC在线检测路径规划直接关系到在线检测效率,为生成最短的无干涉检测路径,文章提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)的在线检测路径规划方法。采用先避障后优化的规划策略,规划出无干涉的初始检测路径,基于旅行商问题建立优化模型,使用HPSO算法优化测点间检测顺序及特征间检测顺序。针对典型工件进行在线检测路径规划及检测实验,相比于基本粒子群算法的优化结果和人工规划结果,该方法在保证测头安全的前提下,有效缩短检测路径长度,提高了检测效率。     

基于激光传感器的机器人自适应多层多道焊接

针对机器人自动化焊接过程中工件的定位误差、加工误差和激光传感器的安装误差的问题,提出了一种基于线结构视觉激光传感器获取焊缝形状位置信息,并使机器人能够自动调整焊枪位置和姿态来修正误差,同时自适应不同角度焊缝的多层多道路径规划方法。首先进行手眼标定,采用pyqt5在windows系统环境下部署焊接机器人手眼标定软件,把焊道空间点信息从视觉坐标系转换为机器人基坐标系下。然后对工件进行扫描,通过预设定算法完成对实际坐标点的预处理计算,并自适应调节工具坐标系的位姿弥补偏差;最后根据处理得到的焊缝坡口的特征参数和焊接工艺要求,规划多层多道焊接的路径完成焊接。对中厚板碳钢单边V形坡口进行试验,结果表明,该方法具有良好的实用性。     

毛坯模型的自动形成技术研究

以铸造毛坯为研究对象,进行了毛坯模型的自动形成技术的研究.首先建立零件的三维特征模型,再提取相关工艺信息,从面加工特征和体加工特征两方面进行加工特征的识别,然后根据相关铸造毛坯知识模型补偿,最终形成毛坯模型.     

基于AutoCAD的加工中心在线工件自动检测系统

介绍了基于AutoCAD的加工中心在线工件自动检测系统的构成及功能.在ObjectARX的开发环境Visual C 6.0下,对AutoCAD二次开发提取检测数据,制定检测工艺规划,自动生成检测程序.该系统可用于工件的装夹找正,对工件进行自动在线测量、数据处理及质量分析,并能对加工误差进行补偿,以提高加工精度.     

基于三维模型的装配工艺规划技术研究

对三维装配工艺规划关键技术和解决方案进行了研究,包括：层次模型和关系模型相结合的产品装配信息建模、基于仿真拆卸的装配工艺规划及装配工艺文件自动生成等问题,并基于CATIA平台开发出装配工艺规划原型系统,实现了交互式装配序列、路径规划,生成了装配工艺文件,验证了技术的可行性。     

基于视觉技术的铸件打磨机器人设计

通过分析铸件毛坯现有打磨技术的劣势,提出自动扫描三维重构铸件模型,获取工件3D点云数据,然后根据打磨工艺自动规划路径并进行离线编程,获得机器人运动程序,最后按照工艺路径自动完成铸件打磨的工艺方案。在综合考虑成本、功能、力学及干涉等各方面因素的基础上,确定打磨装备的整体布局形式,并对专用恒力打磨机构、视觉系统等关键部件作了详细设计与阐述。利用现有的机械设备、工业相机及线激光组成的视觉系统对实验工件进行三维模型重构,结果显示:模型尺寸精度在±0.1 mm以内,扫描速度为1 000 mm/min。打磨实验显示:打磨后工件表面粗糙度值小于Ra6.3μm,整个打磨表面平整度也满足检测需要,单台设备打磨效率达到人工的10倍左右。     

多层多道焊机器人离线编程路径规划

面向机器人多层多道焊接轨迹人工示教编程效率低、难度大的问题,为了提高焊接质量与效率,基于OpenCASCADE建模引擎,开发多层多道焊机器人离线编程软件,从工件模型中提取焊缝信息,取代在线示教操作。提出一种用户自定义焊层焊道数目的路径规划算法,确定每个焊道的空间位置、焊接速度,同时规划焊枪末端姿态,避免与工件发生碰撞。通过机器人加工仿真运动,表明各个焊道位置准确、姿态平顺,验证了路径规划的正确性与可行性,并在实际焊接试验中获得良好的焊接效果。     

基于STEP-NC数控检测3D建模与仿真

为了将STEP-NC检测数据模型应用于数控加工中,实现信息的双向流动,开发了一个基于STEP-NC数控检测仿真系统.以Java及Java3D为开发平台,首先利用递归算法实现了STEP-NC程序信息提取,然后利用DEXEL体造型技术实现了零件的三维建模,根据STEP-NC标准所定义的特征对检测路径进行规划,最后用模拟测头对检测路径进行仿真,验证了检测路径规划的可行性,为以后的现场应用打下基础.     

基于STEP的大型模具自动编程技术

提出一种基于STEP的自动编程方法,快速准确编制大型模具的孔与平面加工程序。建立模具三维模型STEP中性文件EXPRESS语言与VC++的映射关系,设计词法分析模块处理文件信息,提取模具几何信息。对提取的孔特征和平面特征的几何信息进行归类统计,优化刀具路径后,生成NC子程序,用于定义刀具路径。根据加工工艺,设计NC主程序代码模板,设定工艺参数,调用子程序,实现孔和定位平面的快速自动编程。提高了大型模具的编程效率和质量,是STEP-NC技术的有益探索。     

大型回转件表面形状自适应扫查在线超声波探伤系统

针对在机床上半精加工状态的大型工件进行在线超声波探伤的需要,考虑工件外形存在的不圆度、锥度等形面误差对超声波探头接触间隙稳定性的影响,提出一种基于改进Cardan悬架的型面变化自适应跟踪机构的设计方案。分析了跟踪扫查机理,设计了能自动适应大型回转体局部形状变化情况的扫查跟踪装置,使超声波始终沿工件法线方向入射,实现了回转体在加工同时的在线探伤。结合所开发的大型回转体超声波检测软件系统,基本实现了大型回转体在机床加工过程中在线自动超声探伤的需要。实际应用结果表明,开发的系统对于提高大型回转件检测质量和效率有较好的作用。     

基于定位法线的工件最少定位点布局规划方法

以建立满足工序需求的工件定位点数量最少的定位布局为目标,以定位法线为介质,基于定位法线的工件定位的几何定理,推论出工件自由度与定位法线关系,获得自由度约束模型的定位法线信息;建立工件自由度数学模型,运用逻辑减运算法则建立工件各类型自由度之间关系,获得自由度模型的规划方案;根据规划方案中的定位法线信息,得出定位点初始布局。利用典型实例详细介绍了基于定位法线进行工件定位点布局规划的应用过程。该方法仅需自由度信息,规划过程简便,适用于各类工件,尤其是复杂工件的初步定位方案设计。     

通航曲面产品数字化测量工艺规划

先进的数字化测量技术逐步被应用到通航曲面产品的检测中,为了精确、高效地测量通航曲面产品,应该制定规范可行的数字化测量工艺规划。文章提出一种基于模型的数字化定义技术和光学测量技术的通航曲面产品数字化测量工艺规划。首先,使用自由度定位基准点坐标对齐与最近点云对齐相结合的方法将产品实物测量坐标映射到设计坐标系下拟合坐标,完成数字化测量坐标系的统一;然后,研究模型定义的零件模型中公差项目与几何要素关联关系,建立工件测量信息模型,利用CATIA的开发接口采用CAA C++技术作为二次开发手段识别并获取测量信息,测量信息文本与测量软件完成数据通信之后,利用宏脚本语言(MSCL)编辑程序将测量信息点云进行可视化路径仿真;最后,按照工艺规划对通航曲面产品进行数字化测量,测量应用实例表明:这种测量工艺规划可以高效、精确、实用地利用数字化设备检测通航曲面产品。     

弧焊离线编程系统中计算机辅助编程技术

从为实现离线编程系统中计算机自动编程目标出发,对焊接工件特征建模、焊接参数规划技术进行了研究.研究了综合特征识别、特征定义与特征设计的焊接工件特征建模技术,并在SolidWorks之上开发了焊接工件特征建模器.采用基于事例推理和人工神经网络等人工智能技术,开发了用于机器人弧焊的焊接参数过程规划器.     

基于CAD的机器人表面制造工具轨迹规划方法

为解决机器人表面制造作业中传统人工示教方法耗时长、易出错和过于依赖工人技术等局限性,提出一种基于CAD的机器人表面制造工具轨迹规划方法。该方法首先通过Pro/E建立工件参数化模型,然后对模型直接进行切片并通过点分析功能获得路径节点信息,最后根据路径节点信息和改进的姿态计算方法得到机器人工具轨迹。仿真结果表明该方法与基于stl机器人工具路径生成方法相比,得到的机器人工具路径在法向姿态信息上平均减少0.07317rad偏差,在位置信息上平均减少19.16857mm偏差。根据所提出的方法和步骤通过机器人铣削实际加工实验,证明该方法可以实现对工件模型表面作业机器人工具的轨迹规划及该方法的有效性。     

基于RobotStudio的机器人曲面厚板焊接离线编程

针对船舶曲面厚板焊接问题,自主开发了1套多电弧复合高效焊接设备,实现了对厚度小于30 mm的船板单道成形焊接。基于RobotStudio机器人焊接工作站,导入使用SolidWorks绘制的曲面船板工件三维模型,自动创建曲线焊缝路径离线程序,并对程序进行调试和模拟仿真,解决了曲板焊接过程中焊枪工具与曲面工件碰撞的难题,确保焊接工艺可以实施。将离线程序加载至真实的焊接工作站,用以指导生产实践,提高了作业效率和焊接质量。     

基于卷积神经网络多特征融合的工件识别与检测

针对工业自动化场景中工件识别与检测精度不够高、特征提取困难、多工件定位困难等问题,提出一种基于卷积神经网络多特征融合的工件检测算法。工件检测算法是在一种单次目标检测器算法基础上,新增了特征融合结构,将图像深层信息与浅层信息融合而得以改进,由基础网络、自定义网络、特征融合结构和检测网络四部分构成。实验测试表明,对于200个不同工件组成的图像数据集检测的平均精度达99.2%,优于改进前的96.3%,单张图片检测时间为0.026s,基本符合工业自动化场景中的实时性要求。     

基于多重约束模型的折弯工序规划算法

针对复杂折弯件的加工提出了一种基于多重约束模型的工序规划算法。该算法采用启发式搜索中的A*算法将工序规划转换为一般化的最短路径搜寻问题,并使用基于可行性、尺寸精度和生产效率的多重约束模型来优化搜索过程。基于该算法实现了一套工艺规划系统,通过对该系统的测试表明,该算法执行效率高,稳定性好,能够有效减少复杂折弯件的规划时间,尤其对于无法完成最终折弯的工件,规划时间会大幅缩短。     

基于UG的弧焊机器人离线编程系统开发

针对KUKA KR30L16型6自由度焊接机器人,应用UG/Open二次开发函数和C++编程语言,进行了基于UG可视化平台的离线编程系统开发,实现了焊接机器人系统和常用焊接工件的三维建模及组装、运动学求解、焊接轨迹规划、运动路径仿真与检测、焊接控制程序自动生成等功能。详细探讨了系统开发中的关键技术问题。仿真检测与试验结果表明,所开发的离线编程系统能够满足车间常用工件焊接的离线编程要求,提高了焊接生产效率。