高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统研究

《高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要随着中国经济的日益发展，对高速铁路运输有了新的要求。高质量的钢轨是高速铁路发展的关键，而人工作业及低智能化设备对钢轨焊缝的打磨方式已不能满足需求。随着时代的发展，工业机器人发展迅猛，用工业机器人取代人工对钢轨焊缝进行打磨已成为不可阻挡的趋势。在机器人技术研究当中，机器人的编程系统是机器人运动控制的核心和基础，针对钢轨焊缝形貌复杂，生产环境恶劣，传统的人工示教编程不适合现今高效、灵活的生产方式。本文以机器人离线编程系统为基础，结合钢轨及其焊缝的形貌特征，提出一款提高机器人修磨焊缝程序的编写效率、解决复杂曲面离线编程困难的问题、做到C

2、AD/CAM/Robotics集成一体化的高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统。相关研究内容为：（1）修磨机器人运动学模型的建立。简要介绍了物体的空间描述和坐标映射变换，根据操作臂的实际尺寸，建立StaubliTX200机器人连杆坐标系，运用D-H（Denavit-Hartenberg）法则建立机器人的运动学模型并分析求得D-H运动学参数。随后根据参数和齐次变换矩阵推导各个连杆的映射变换关系，得到能描述机器人正逆运动学的方程。最后将求得的方程利用C++编程语言在开发平台上转换成求解算法。（2）研究钢轨模型表面信息获取与处理方法。结合Soli

3、dWorks平台，基于SolidWorksAPI(AppplicationProgramInterface)函数进行二次开发，采用等距偏置的方法对钢轨模型作截面，从截面与钢轨模型形成的交叉曲线中获取表面信息点。最后对三维散乱信息点进行单位法矢量的扩展和排序，形成能描述被选中面信息的数据点队列。（3）钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统搭建与开发。在VisualStudio2013的开发环境下，采用C++编程语言结合SolidWorksAPI和文中所有的相关算法以插件形式，设计并开发了CAD/CAM/Robotics集成一体化的高铁钢轨修磨机器人

4、自编程软件系统。系统采用模块化的思想，根据功能的差异划分成不同的模块，并且各模块均设有开放的程序接口，便于模块之间的通信与连接，对各模块作详细介绍。最后基于SolidWorks二次开发的高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统的功能进行测试，将生成的钢轨模型数据点导入Staubli机器人系统中，对钢轨焊缝的踏面、侧面进行打磨实例验证，并取得符合预期的打磨效果。关键字：钢轨焊缝；修磨机器人；自动编程系统；SolidWorksI广州大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofChina'shigh-s

5、peedtransportationrailwaysandthepopularityofseamlessrails,manualoperationsandlow-automationequipmentcannolongermeettherequirementsforthegrindingofrailwelds.Inrecentyears,thedevelopmentofindustrialrobotshasbeenrapid.Ithasbecomeatrendtouseindustrialrobotsinsteadofartificial

6、lygrindingtheweldsofrails.Inrobottechnologyresearch,theprogrammingsystemoftherobotisthecoreandfoundationoftherobotmotioncontrol.Becauseofthecomplexappearanceoftherailweldsandthepoorproductionenvironment,thetraditionalmanualteachingprogrammingisnotsuitableforthecurrenteffi

7、cientandflexibleproductionmethods.Basedontherobotoff-lineprogrammingsystem,thehigh-speedrailweldrepairrobotautomaticprogrammingsystemcombinesthetopographyofrailsandtheirwelds,andproposesamethodtoimprovetheprogrammingefficiencyoftherobotdressingprocess,solvethedifficultpro

8、blemofoff-lineprogrammingofcomplexsurfaces,andfacilitateintegrationwithCAD/CAMsystems,toachieveC