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《吉林大学》 2009年
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机器人磨削叶片关键技术研究

赵扬  
【摘要】: 近年来,随着工业科技的发展,叶片式流体机械成为一类广泛应用的机械设备。目前对于精度要求很高的叶片,通常的制造工艺是采用精铸、高精度铣以及反复人工磨削、离线测量相结合的方法。为替代手工操作,获得更高的加工质量和生产效率,使用工业机器人系统对叶片进行磨削加工是解决叶片加工问题的有效手段。 本文针对叶片的磨削加工应用,以工业机器人为研究对象,对机器人磨削叶片的关键技术进行研究。文中建立了基于逆向工程的机器人砂带磨削系统,该系统按系统功能可划分为两套独立工作的子系统,分别为机器人逆向工程测量子系统和机器人砂带磨削加工子系统。 本文建立了用于扫描仪数据计算的激光扫描仪数学模型。根据机器人系统的工作特点和被扫描物体的自身特征,设计了用于机器人测量的旋转扫描测量法、四视扫描测量法以及叶片的截面形线测量法。提出了叶片模型逆向重构的标准流程,研究了点云的预处理及点云的三角网格化方法,并根据叶片造型特点,研究了曲面片重构造型法以及蒙面重构造型法。 提出了生成机器人加工程序的离线编程方法。根据机器人加工叶片的特点,建立了基于叶片模型的机器人加工路径生成算法。针对机器人系统和砂带磨削机两方面进行相关参数的规划,分析机器加工运动指令以及机器人程序文件结构,建立了机器人仿真验证规则,离线生成机器人加工程序。 针对实际加工中的不足,对加工过程进行优化和补偿研究。通过基于曲率分析的方法对叶片加工路径点的离散规划进行优化,对磨削轮的选用进行研究以及对叶片表面的加工交叠区域规划进行优化。对加工系统中影响系统加工精度的各影响因素进行分析与评估,提出了基于虚拟仿形的机器人磨削加工叶片方法对叶片加工过程中的加工系统误差进行修正补偿。 应用以上机器人磨削叶片关键技术,进行机器人磨削叶片的加工试验,结果表明,文中的整体加工技术创新思路和方法是有效可行的。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP242

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