基于plc五轴喷涂机器人控制系统设计

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于PLC的五轴喷涂机器人控制系统设计研究生：姜寅指导教师：周建军教授2013年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignofControlSystemforFive-axisSprayPaintingRobotBasedonPLCCandidate:JiangYinSupervisor:Prof.ZhouJianjunDecember,2013杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，

2、是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的

3、全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着经济转型和产业升级的趋势，各类工业机器人逐渐在国内企业中普及。作为工业机器人的重要机型之一，喷涂机器人在涂装生产中应用广泛。然而，目前的喷涂机器人产品，无法被国内众多中小型企业接受。其主要原因有价格昂贵，技术要求高，以及对现有生产环境适应能力差和对市场快速响应能力弱等问题。本研究旨在开发一款低成本通用型喷涂机器人，兼顾性能和环保，快速适应中小企业当前的生产规模和需要，形成生产力，提高对市场的快

4、速反应能力。同时，该机型能引领喷涂机器人本土化发展的趋势，改变家具行业涂装生产的方式。针对上述目标，本研究具体工作如下：（1）阐述开发低成本通用型喷涂机器人的目的及意义，综述了国内外喷涂机器人研究现状。从大平面快速喷涂功能实现的角度，提出实现家具行业适用的喷涂机器人通用机型的开发理念和趋势的可行性。（2）以防盗门板和门框工件的喷涂为例，从喷涂工艺和企业设施出发，选型合理的五自由度结构方案，从机构硬件配置角度满足机器人快速直线喷涂的运动要求和多工作面切换喷涂动作功能。机构硬件利于改善喷涂机器人动力学性能，可实现安全、稳定地喷涂作业。（3）依照中小企业的多品种小批量的生产规

5、模，设计专用的工件数据采集单元，用以识别不同的工件，获取喷涂需要的控制参数。按照机构类型和驱动要求进行电气设计，按照运动轨迹、点位、精度等控制要求，选型控制器和电机，编辑PLC程序来控制机器人实施喷涂作业。（4）分析喷枪的喷涂模型，建立工件表面涂料累积的数学模型，利用测量光幕采集的数据形成工件的2D点阵模型。提出喷涂区域划分，降低单一规则区域梯度，以及多区域衔接的特例控制算法，提高单位工件喷涂效率，改善喷涂机器人力学性能。确立合适的喷涂重叠宽度，改善两个子区域衔接处的涂层均匀性。（5）详细阐述同步跟踪作业功能实现的开发过程；确定合适的直线喷涂加速度，并进行噪音试验。基于

6、涂料累积模型，用MATLAB软件平台，模拟仿真相邻规则区域之间喷涂重叠宽度与涂层均匀性的变化曲线，凭借曲线分析结果，为实际操作中最佳轨迹重叠宽度的取值提供参考。摘要：喷涂机器人、同步跟踪、喷涂轨迹、PLC、低成本I杭州电子科技大学硕士学位论文AbstractIndustrialrobot,acrucialtypeoftoolandequipmentinmanufacturingindustry,hasbeenwidelyemployedonproductionunderthetransitionofChineseeconomyandindustry.Thespraypa

7、introbot(SProbot)hasbeenwidelyusedintheprocedureofcoatingandfinishing.However,duetoitshighprice,high-techrequirements,lowadaptabilitytoexistingproductionandhystereticresponsetomarket,theserobotscanhardlybeacceptedbythecustomersfromsmallandmedium-sizedenterprises(theSMEs).