基于数字孪生的桌面型机器人装配工作台研究

基于数字孪生技术创建了桌面机器人装配工作台数字孪生系统,并基于此系统进行了装配控制优化研究。分析了数字孪生系统的架构和关键技术;结合桌面机器人装配台,构建了数字化仿真模型,并结合典型的装配任务进行了虚拟仿真调试,既可验证数字化模型的正确性,又验证了控制程序的正确性,为下一步数字孪生系统的实现打下基础;通过设置虚实协同调试通信,实现了桌面机器人装配工作台数字孪生系统的虚实协同调试;利用数字孪生平台发现影响装配效率的主要因素并据此优化了装配控制流程,使装配效率提升了18.75%。结果表明:所提出的桌面型机器人装配工作台数字孪生平台的方法是可行的,为从虚拟产品、虚拟生产到实际生产的企业数字化实践提供参考和借鉴。

基于动力学分析的喷涂机器人电机选型

电机驱动负载的计算是喷涂机器人电机选型中的核心问题之一,而喷涂机器人工作时产生高度的动态载荷,增加了电机负载计算的复杂性。针对喷涂机器人电机选型的复杂性,应用虚拟样机技术,建立喷涂机器人的关节电机峰值预估模型,搜索喷涂机器人在工作空间内关节峰值扭矩,从而获得电机的驱动负载。利用峰值扭矩与转速准则进行电机的选型,把驱动负载和候选电机表示在标准峰值扭矩-转速(T*max-ω*max)图中,利用该图可以直观、方便选择电机。

基于OCTOPUZ的工业机器人工作站虚拟仿真

为了提高工业机器人工作站的调试效率和安全性,以工业机器人仿真装配工作站为例,提出一种基于仿真软件OCTOPUZ的工业机器人工作站与西门子可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)联合虚拟仿真调试方法。利用SolidWorks创建了工业机器人工作站的OCTOPUZ仿真模型,并根据工作站的任务流程在PC中完成工业机器人的离线编程和PLC编程。针对工业机器人工作站仿真时存在的仿真软件OCTOPUZ与PLC信息交互的问题,采用OPC技术,把PLC作为服务器、OCTOPUZ为客户端,进行PLC与仿真软件OCTOPUZ之间控制信号的实时交互,从而完成了PLC与工业机器人工作站的虚拟仿真联合调试。通过仿真,能够提前发现并解决工作站装配过程中的工业机器人控制程序、PLC控制程序和其他机电零部件设计的问题,节约实际设备调试的成本,从而提高实际设备的调试效率和安全性。

基于深度学习的螺纹钢焊牌机器人3D视觉计数和定位方法

为解决因螺纹钢截面形状不标准、发蓝、发黑,长短不一而导致无法用传统视觉方法计数和定位的问题,对基于深度学习的螺纹钢焊牌机器人视觉计数和定位方法进行了研究,并开发了螺纹钢自动化焊牌系统。提出基于Faster R-CNN的图像识别算法并对棒材进行目标检测。对数据集进行随机旋转、翻转、噪点、模糊、颜色变换等图像处理实现数据增强使数据集扩充32倍,再进行训练;建立机器人和三维相机的坐标模型,计算出图像像素坐标系转换到机器人工具坐标系的转换矩阵。通过多组图片拼接解决不平整导致的遮挡问题,使用加入采集图像时的位姿作为判定参数的改进SURF算法实现图像准确拼接;输入拼接的图片进行推理,统计棒材的支数并获取中心区域的一支棒材像素坐标,通过三维相机的映射关系获得其三维坐标,发送到机器人控制器作为焊牌位置。结果表明:所提方法可以完成整捆螺纹钢棒材的准确识别计数和机器人定位焊牌,焊牌位置准确,焊接质量稳固。

电机转轴屈曲失稳分析应用研究

针对某型号电机转轴在冷压入轴工艺过程中转轴可能发生屈曲失稳风险的问题,对电机转轴进行了入轴屈曲分析。首先建立了理论计算模型,计算出了转轴的临界失稳压力,其次运用CAE仿真方法及相关软件,对实际的转轴结构进行了有限元屈曲失稳仿真分析,得到了临界失稳载荷的仿真值,仿真值和理论计算值比较接近,并分析了理论计算值和仿真值的差异原因,最后结合在电机转轴入轴现场试验中得到的实际入轴压力,计算了电机转轴的稳定因数,结果表明该电机转轴在入轴过程中的稳定安全因数满足稳定要求,且安全余量较大,不会发生屈曲失稳,可保证批量生产中也具有良好的稳定性。为电机在研发设计过程中关于转轴的压入稳定性提供了设计和校核指引,可在设计上有效避免电机装配时转轴入轴失稳风险问题。

基于遗传算法优化的转子免动平衡技术研究

通过对动平衡基本原理的研究,提出一种可以让转子在生产过程中实现免动平衡校正工序的技术,基本思路是:特定的高冲工序生产具有指定不平衡量的转子铁心,定向入轴以保证扁位不平衡量与转子铁心不平衡量相互削减。提出一种通过循环遍历求解,迭代计算得到残余动不平衡量最小的方案,即最佳免动平衡方案,对比试验测试结果与理论计算结果,二者误差小于等于5%,理论计算值与试验测试结果相吻合,验证了理论模型的正确性。此外,为了提高该技术在电机实际生产过程中的适用性,对转子铁心的高冲方案进行型谱规划,并基于理论计算模型编写GUI计算程序,最终可以规划出合理的有限数量的高冲方案转子来适用于整个平台,型谱规划是通过遗传算法来迭代求解出高冲方案的最佳组合,即该最佳组合对整个平台来说是最优解。

基于拓扑优化的工业机器人结构设计

结合串联型工业机器人的结构特征,针对其薄弱零部件采用多目标的拓扑优化方法进行优化设计,从而获得最优设计方案。首先通过对大臂进行拓扑优化来提高其结构的刚度、固有频率并达到轻量化的目标;其次依据拓扑优化结果并综合考虑其制造工艺等要求,对大臂的结构进行优化设计;最后对大臂最终设计模型进行结构分析和模态分析,结果表明:静态刚度和动态性能均有较大的提高且轻量化效果明显。

遗传算法在易拉罐罐盖喷码系统中的应用

目的为实现饮料易拉罐拉环背部激光打码的自动化,提出一种基于遗传算法的易拉罐罐盖图像识别新方法。方法首先搭建一套易拉罐盖激光自动打码机,基于所搭建的实验系统,利用CCD相机实时采集罐盖图像。对所采集到的图像进行中值滤波和灰度增强处理,在此基础上,研究基于遗传算法的罐盖图像阈值分割新方法,分析、确定算法的关键参数(个体数目、交叉率、变异率等),由此得到罐盖的二值化图像,并对算法处理结果进行误差分析。结果遗传算法经过约15代的迭代计算,能够收敛,获取到最优的图像阈值,整个算法的运行时间约30 ms,最终的图像精度约为7.9 pixel。结论基于遗传算法的图像阈值分割实时性好,分割后的图像精度高,与传统的Ostu阈值分割法相比,得到的信息更加丰厚,能抑制光线不均所造成的图像干扰。同时对遗传算法阈值分割后的图像进行了sobel边缘检测,得到了清晰的罐盖边缘,为激光打码的准确定位奠定了基础。

《工业机器人操作与编程》课程一体化教学实践

针对工业机器人专业办学时间短,教学资源缺乏,"教、学、做"一体化实施困难等问题,本文以高职工业机器人技术专业核心课程《工业机器人操作与编程》为例,进行了有效探索与实践,校企合作设计了教学项目,采用虚实一体化教学模式,最大化利用了实训设备,取得良好的教学效果。

虚实一体化工业机器人仿真课程开发与实践

虚实一体化仿真课程在工业机器人技术专业人才培养中起着重要的作用,通过引入企业指尖陀螺制造产线项目,使用OCTOPUZ虚拟仿真软件,一门综合性的虚实一体化课程被设计开发出来。课程分为6个教学项目,包括了从制造产线仿真设计、PLC控制和机器人编程的内容,实现了产品生产的全控制过程,教学实践中获得良好效果。