基于工业机器人的船锚磨削系统研究

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1、分类号：TP242.2密级：公开UDC：621编号：201431204014硕士学位论文基于工业机器人的船锚磨削系统研究论文作者：张磊学生类别：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：郭兰申职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONANCHORGRINDINGSYSTEMBASEDONINDUSTRIALROBOTByZhangLeiSuperv

2、isor:Prof.GuoLanshenMay2017摘要船锚是一种铁制的用于停船的器具，通常与锚链连接，抛在岸上或水底，用于使船停稳。由于船锚一直处在潮湿的环境中，很容易发生锈蚀，因此在生产中需要对船锚喷涂沥青漆。而船锚在铸造完成以后，表面粗糙且有粘砂，直接喷涂质量差，因此在喷涂前需要对船锚表面进行磨削处理。目前船锚表面的磨削作业依旧靠手工打磨来完成，不仅作业效率低，而且工作环境恶劣，对作业人员的身体危害非常大。为此，使用工业机器人系统对船锚进行磨削加工是解决船锚表面磨削的一种有效手段，可获得更高的加工质量，提高生产效率。针对

3、船锚的磨削加工应用，结合当前船锚磨削的现状，本文设计了一套基于工业机器人的船锚磨削系统，主要从磨削系统的硬件组成、离线编程技术以及三维激光扫描技术，对船锚磨削系统进行了全面系统的研究。论文的主要工作在以下几个方面：1.根据船锚工件的特点以及加工要求，分析了船锚磨削系统的需求，在此基础上设计了磨削系统的硬件部分；详细分析了机器人的选型、磨削工具的选择和三维激光扫描仪的应用，并对回转工作台进行了详细设计，包括伺服电机、回转支撑和RV减速器的选型计算，以及回转台底座和工作台面的静应力分析。2.基于ABB公司的离线仿真软件RobotSt

4、udio，研究了船锚工件的加工路径生成算法，分析了加工路径数目、加工路径曲线和加工路径点的计算方法，并对船锚工件进行相应的分析。分析了机器人的离线程序，研究了ABB机器人RAPID程序语言中加工作业时的指令含义，离线生成了机器人加工作业文件，对离线结果进行了仿真验证。3.基于三维激光扫描仪技术，针对船锚工件摆放时可能出现的位置偏差，以及考虑到工件较大磨削作业时间长的问题，以标准ICP算法及其改进为基础进行分析，提出了一种用于对工件坐标系校准的改进ICP算法，并结合现有实验条件进行实验验证。实验表明，在保证配准精度的同时，新提出的

5、ICP算法还有效缩短了算法执行时间。关键词：工业机器人，船锚磨削，离线编程，三维激光扫描仪，ICP算法IABSTRACTAnchorisanironapplianceforshipparking.Itusuallyconnectedtoananchorchain,onashoreorunderwater,fortheshiptostabilize.Astheanchorhasbeeninahumidenvironment,itispronetocorrosion,sointheproductionofanchor,itneeds

6、tosprayasphaltpaint.Afterthecompletionofcasting,theanchor’ssurfaceisroughandstickwithsand,directsprayqualityispoor.Sobeforespraying,thesurfaceoftheanchorneedsgrinding.Thecurrentgrindingprocedureoftheanchorsurfaceisstillhand-polishedtocomplete,notonlytheoperationeffic

7、iencyislow,andtheworkingenvironmentisbad,andthephysicalharmtotheoperatorisverylarge.Tothisend,theuseofindustrialrobotsystemfortheanchorgrindingisaneffectivemeanstosolvethesurfaceoftheanchorgrindingandgetahigherprocessingqualityandimproveproductionefficiency.Aimingatt

8、hepresentsituationoftheanchorgrinding,thispaperdesignsasetofanchorgrindingsystembasedonindustrialrobots,mainlyfromthehardwareoftheg