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《新疆大学》 2013年
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基于机器人堆焊的快速再制造成形分层路径规划研究

张连重  
【摘要】:在建设资源节约、环境友好型社会的背景下,再制造技术是在循环经济中起的作用越来越大,而快速成型(RP,Rapid Prototyping)技术的发展为再制造技术提供了新的技术支持。在循环经济框架下,对废旧设备的回收再制造利用已经成为制造领域研究的热点内容之一,而采用机器人为载体的金属熔覆再制造技术具有设备简单,成本低廉,易于操作的优点。因此根据实验条件,采用堆焊熔覆成型对再制造成型路径进行应用基础性研究。 本文从快速成形数据的来源着手,阐述了快速成形的工艺技术流程,对STL文件的格式、三角面片规则、优缺点、切片方式等进行了详细的总结,然后以三维模型导出STL格式的文件为切入点,编程读取STL文件数据,求得取分层平面与三角形边的交点,获得分层平面与三角形相交的线段,对所求得的一系列线段的端点进行比较排序,合并相同的端点,就得到首尾相接的封闭轮廓线,从而得到分层轮廓数据。扫描路径规划是快速成形工艺过程中的一项重要步骤,扫描路径对成形制件的成形精度、成形效率都有相当大的影响,根据现有扫描路径方法,选取了往复直线扫描方式和偏置扫描方式进行编程输出扫描直线数据,对于复杂的凹多边形轮廓线,采用分区往复直线扫描,对轮廓多边形进行进行判断拆分,把带有复杂凹多边形轮廓拆分成多个简单的凸多边形轮廓,再对简单的凸多边形进行简单的往复扫描直线填充或偏置扫描填充,不仅能减少了焊枪的空程,而且还减少启停弧次数,使设备使用效率有所提高; 对等距偏置路径扫描方式进行了研究,并编写了等距偏置程序,成功输出了可用于输入机器人的数据;最后对扫描路径数据进行处理,编制接口程序导入工业机器人进行堆焊成型,并对堆焊成形制件的翘曲变形机理进行了分析,观察成型精度,改变参数再进行数据输出、输入,进一步进行堆焊成型,观察记录最佳工艺参数,取得了满意结果。 在论文结尾对本文的研究内容进行了总结:完成了建模到切片;完成了路径扫描;完成了路径的堆焊试验。最后对需要进一步研究的内容进行了展望,本文的研究内容属于应用基础研究,特别是对大型金属制件的再制造修复具有很大意义,为今后进一步进行应用性基础研究提供一些数据。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP242;TG455

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【参考文献】
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