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基于高铁白车身机器人加工的高效智能腻子打磨头设计(任务书,开题报告,外文翻译,论文说明书23000字,pDF图纸8张)

摘要

腻子打磨是高铁白车身生产制造进程中的核心工艺之1，其打磨效力及质量直接影响高铁车身涂装等后续工序。但是，当前国内高铁生产企业仍多采取人工进行腻子打磨作业，继而致使了打磨效力低、质量不稳定、加工环境卑劣等普遍问题。本课题采取工业机器人代替传统人工作业方式，基于其高重复定位精度、高柔性、智能化等特点复发性白癜风怎么治，为高铁白车身高效精密腻子打磨加工提供1种新思路。

将机器人利用于腻子打磨作业，需要设计1款与腻子打磨加工特点相适应的机器人末端履行装置。本文结合国内外机器人磨抛技术与白车身腻子打磨工艺研究现状，提出了1款新型高铁白车身机器人腻子打磨头的设计方案。该打磨头同时集成有转速控制与力控制功能，使打磨进程中影响表面加工质量的工艺参数变得稳定可控，可有效提高高铁白车身腻子打磨加工效力与质量。

在打磨头机械结构设计方面，本文首先分析了腻子打磨对机器人末端装置结构功能的需求，继而针对腻子打磨特点，肯定了打磨工具的盘式结构，并选择了变频机电作为打磨头的驱动装置。在此基础上，完成了包括传动部件、支承部件、机器人连接部件等的打磨头整体结构设计。

在打磨头电气系统设计环节，提出了基于pLC、变频器与变频机电的两种转速控制模式。在模式1中，通过控制变频器对变频机电输出1恒定频率的电流，来肯定机电转速并使其以该转速恒速运转；而在模式2中，斟酌到了机电转差率的影响，采取旋转编码器对机电转速实时采样并反馈至pLC中，实现了恒定打磨转速的负反馈控制。在此基础上，完成了打磨头电气系统主电路、控制电路、pLC控制程序和电气控制柜的设计。

在机器人离线编程环节，于ABB机器人仿真软件RobotStudio中构建了机器人高铁白车身腻子打磨工作站模型。将所设计的打磨头3维模型导入工作站后，利用powerpacMachining插件完成了机器人加工轨迹计划和部份运动参数的设置。为实现对打磨正压力的恒力控制，使用ATI6维力/力矩传感器对打磨力进行监测，并通过RApID程序中的力控制指令控制机器人对照打磨正压力丈量值与设定值，从而在打磨进程中对加工路径进行实时微调，实现打磨正压力的恒定。

最后，根据设计方案制作出打磨头实物模型氯硝西泮，展开工艺验证。工艺验证主要包括3项内容，即打磨效果验证、转速控制实验验证，和力控制实验验证。经过打磨实验与数据分析，验证了所设计机器人打磨头的有效性。

关键词：腻子打磨，转速控制，力控制，机器人磨抛，离线编程

Abstract

puttygrindingisoneoftheessentialproceduresinhigh-speedtrainbody-in-whitemanufacturing,whichhasamajorimpactonthefollowingpaintingprocesses.Sofar,theworkofputtygrindingisstillmainlyundertakenbyhumanworkers.Consequently,thatleadstomanycommonproblems,suchaslowefficiency,unstablequalityandhazardousworkingconditions.Basedontheadvantagesincludinghighrepeatability,flexibilityandintelligence,thisprojectutilizesindustrialrobotstoreplacehumanworkersinhigh-speedtrainbody-in-whitemanufacturing,providinganewsolutionfortheproblemsabove.

Toapplyrobotsinputtygrinding,arobotendeffectorthatsuitsthefeaturesofthegrindingtaskisneeded.Basedonforeignanddomesticcurrentresearchesonrobotpolishingandputtygrinding,thispaperproposesadesignofanovelrobotgrindingdeviceusedinhigh-speedtrainbody-in-whiteputtygrinding.Thefunctionofspeedcontrolandforcecontrolhasbeenintegratedinthisnewdevice,whichmakesthefactorsaffectinggrindingqualitybecomescontrollable.Therefore,thegrindingqualityandefficiencycouldbeimproved.

Inthepartofmechanicaldesign,firstly,theneedsofstructuralfunctionarediscussed.Inthelightofthecharacteristicsofputtygrinding,apadstructureofgrindingtoolisdevised,andavariablefrequencymotorischosenasthedrivedevice.Onthebaseofthat,anentiredesignoftherobotgrinder’sstructureincludingspindle,supportingparts,flangesandthelikesiscarriedout.

Inthepartofelectricaldesign,thispaperproposestwospeedcontrolmodesbasedonpLC,VFDandvariablefrequencymotor.Inmode1,themotorspeedisdecidedbytheoutputfrequencyoftheVFDandhencestaysconstant.Inmode2,motorslipistakenintoconsideration.Arotaryencoderisimplementedtocollectthemotor’srealspeedandfeedbacktopLC,wheretherealspeediscomparedwithsetspeed.Iftherealspeedislowerthanthesetspeed,thenpLCwillcommandVFDtoraisetheoutputfrequencytoincreasemotorspeed,andviceversa.Inaddition,inthispart,themaincircuit,controlcircuit,pLCprogramanddistributioncabinetaredesignedaswell.

Inthepartofrobotoff-lineprogramming,thispaperbuildstherobotgrindingstudioinABB’ssimulationsoftwareRobotStudio.Themodelofthedesignedrobotgrinderbeingimportedtothestudio,robottrajectorydesignandmotionparameterssetarecompletedwithadd-inunitpowerpacMachining.Torealizerobotconstant-forcegrinding,anATIsix-axisforce/torquesensorisusedtomonitornormalgrindingforceasfeedbacktotherobotcontroller幼儿癫痫脑电图检查的危害是什么.Thustherobotcanadjustitstrajectorytomeettheforcecontrolrequirement.

Finally,amodelrobotgrinderofthedesignaboveisbuilttocarryoutexperiments.Theexperimentsmainlyconsistsofthreeparts:speedcontroltest,forcecontroltestandgrindingtest.Withtheexperimentsresultsandexperimentaldataanalysis,theeffectivenessoftheproposeddesignisverified.

Keywords:puttyGrinding,SpeedControl,ForceControl,RobotGrinding,Off-Lineprogramming

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1课题来源1

1.2选题背景及研究意义1

1.3国内外研究概况2

1.3.1机器人磨抛技术现状2

1.3.2机器人打磨控制技术现状3

1.3.3白车身腻子打磨技术现状3

1.4存在的问题和解决方案4

1.4本文主要研究内容4

第2章打磨头机械结构设计6

2.1打磨头结构功能需求分析6

2.2机械结构核心部件设计7

2.2.1打磨工具结构设计7

2.2.2驱动马达选型8

2.3打磨头整体机械结构设计9

2.4打磨头机械结构有限元分析11

2.5本章小结13

第3章打磨头电气系统及转速控制方案设计14

3.1打磨头电气功能需求分析14

3.2打磨转速控制方案设计14

3.3主电路设计17

3.4控制电路设计18

3.4.1pLC控制单元选型18

3.4.2变频器工作模式及参数设计19

3.4.3pLCI/O端子分配与接线21

3.5pLC控制程序设计22

3.6电气控制柜设计26

3.7本章小结27

第4章机器人离线编程及力控制方案设计28

4.1机器人仿真工作站构建28

4.2机器人路径计划29

4.3机器人力控制方案设计及编程30

4.4机器人运动仿真31

4.5本章小结32

第5章高铁白车身侧墙打磨实验验证33

5.1打磨效果验证33

5.2转速控制实验验证34

5.3力控制实验验证35

5.4本章小结36

第6章总结与展望37

6.1全文总结37

6.2工作展望38

参考文献39

附录41

附录ApLC控制梯形图程序41

附录B机器人控制RApID程序（部份）43

附录C获得的相干成果45

致谢46