面向异形钕铁硼充磁包装的并联拾放机器人关键技术研究

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1、分类号：TP24密级：公开UDC：编号：201431204011河北工业大学硕士学位论文面向异形钕铁硼充磁包装的并联拾放机器人关键技术研究论文作者：孙存磊学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：高铁红职称：教授DissertationSubmittedForHebeiUniversityofTechnologyTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringKEYTECHNOLOGYRESEARCHOFPARALLELPICK-AND-PLACEROBOTFORMAGNETIZINGANDPACKAGINGSPECIAL-SHAPE

2、DND-FE-BbySunCunleiSupervisor:Prof.GaoTiehongMarch2017摘要钕铁硼属于第三代永磁材料，自从20世纪80年代问世以来，钕铁硼就被广泛应用于机械、医疗、电子信息以及国防科技等领域。近年来，随着风力发电、新能源汽车等节能环保产业的飞速发展，钕铁硼的需求量也在逐年攀高。钕铁硼生产加工过程存在一道充磁包装工序，由于钕铁硼产品具有多规格(异形)的特点，使得该工序的自动化一直难以实现，随着人力成本的不断上升，多批次、较大批量异形钕铁硼产品的充磁包装自动化生产将成为必然趋势。本文从异形钕铁硼充磁包装的实际工况出发，设计开发一种针对异形钕铁硼充磁包装过

3、程中分拣拾取环节的4自由度并联拾放机器人，主要从并联机器人的机械方案设计、运动学分析、误差分析、末端轨迹规划、视觉系统开发以及拾取策略等方面进行研究。全文主要研究内容如下:1.在分析异形钕铁硼充磁包装实际工况的基础上，设计异形钕铁硼充磁包装的机械系统总体方案以及用于分拣拾取环节的并联拾放机器人结构方案，进行机械系统方案的节拍分析，并构建基于“PC+PMAC运动控制卡+图像采集卡+工业摄像头”的控制系统硬件平台总体方案。2.考虑并联拾放机器人拾放工况要求,进行并联拾放机器人运动学分析，推导并联拾放机器人运动学位置正反解并给出解析形式，在运动学正反解的基础上对并联拾放机器人工作空间进行研究

4、分析，在此基础上进一步建立并联拾放机器人动平台位置误差模型，以上工作为并联拾放机器人控制及轨迹规划提供理论基础。3.以连通域理论为基础，提出一种基于连通域的异形钕铁硼形状识别方法，并利用OPENCV视觉库完成异形钕铁硼的识别与位姿参数的提取。4.在满足合成速度加速度连续、合成跃度有界的条件下，提出一种同时规划水平与竖直方向位移时间曲线并且使最终合成轨迹满足“门形”要求的方法，在该方法基础上，应用PMAC运动控制卡的PVT模式编程驱动并联拾放机器人运动。5.提出一种基于生产者消费者模型的异形钕铁硼拾取策略，并运用多线程技术在VS环境中编程实现。该控制策略能够很好地解决传送带上机器人拾取区

5、域滞后于机器视觉图像采集区域造成的机器人控制逻辑复杂的问题。关键字：并联拾放机器人，运动学，位置误差，轨迹规划，机器视觉IABSTRACTNdFeB,oneofthethirdgenerationofpermanentmagneticmaterial,iswidelyusedinelectronicinformation,machinery,medicine,defensetechnologysinceitsinventioninthe1980s.Inrecentyears,withthedevelopmentofwindpowergeneration,newenergyvehicle

6、sandotherenergy-savingindustry,thedemandofNdFeBrisesyearbyyear.TheNdFeBproductsischaracteredwiththefeatureofdifferentshapes,whichmakesitalmostimpossibletorealizetheautomationofmagnetizingandpackagingduringitsproduction.Withtherisingcostofmanpower,theautomationofmagnetizingandpackagingduringthepr

7、oductiveofspecial-shapedNdFeBproductswillbecomeaninevitabletrend.Consideringtheabovereasons，thispapertrystodesigna4-DOFparallelpick-placerobotforsortingduringmagnetizingandpackaging.Themainresearchaspectsincludethedesignofme