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船体弯板工艺智能火焰加工机器人控制系统的设计与研究

薛航  
【摘要】:船体曲面钢板水火加工成型(通常也称作水火弯板)是利用金属板局部受高温冷却后产生局部热弹塑性收缩变形的加工工艺。该工艺难度大、技术性强、影响产品质量的因素多、操作方法难以全面掌握。在当前实际生产过程中,船体外板水火成型加工工艺还主要依靠熟练工人完全通过经验手工完成。船体弯板工艺智能火焰加工机器人的研制成功,无疑会在提高造船速度、提高船外板成型的质量、降低造船成本等方面,产生重要的积极影响。本课题就是在前期试验性样机基础上,主要在控制算法、测量方式等方面做出了改进。 本文主要讨论了船体弯板工艺智能火焰加工机器人控制系统的设计与研究问题。与前期试验性样机相比,这次的优化改进工作在保持分层模块化设计的软件系统、灵活强大的用户编程接口、稳定的伺服控制结构等优点的基础上,主要在以下几个方面做了改进和优化:针对原有控制方法中,由于加热过度所造成的边缘钢板的“呲边”现象,在研究了不同的加工工艺方法后,设计出了新的整板和边缘测定方法,减少了由于加热过度造成的钢板呲边现象的发生概率;对于鞍形板,提出了一套定位、测量、加工方法;针对加工过程中机器人暂停后,再次启动时易造成运动位置精度下降的问题,在实际测量加减速运动轨迹,并分析造成的精度下降的原因后,设计出保证机器人运动恢复的精度控制方法;机器人的路径规划算法。在测量系统方面,采用新的激光测量设备,避免测量设备在接触喷火嘴过近的情况下所造成的设备损坏情况。此外,还按照安全生产规范的要求,在硬件设备上加装了安全警告设备,以及在软件控制系统上,增加机器人的安全保护程序。 通过这些改进,船体弯板工艺智能火焰加工机器人的加工精度、智能化程度得到了进一步提高。该机器人已经交付合作船厂进行试用,在试用阶段中,机器人运行状态良好,达到了设计所预期的目标


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