机器人智能抓取系统视觉模块的研究与开发

以ABB机器人、快换手爪、双目相机为硬件基础,搭建了基于双目立体视觉的工业机器人智能抓取系统,旨在实现随机放置物体的识别定位和自动抓取。基于视觉模块,研究了图像处理、立体匹配和深度计算以及坐标转换,以C++为开发平台,结合Open CV图像开发库和Triclops库,开发了视觉识别与定位算法,实现对圆柱体和长方体薄板对象的分类和位姿识别。最后,通过实验验证,表明该视觉算法有较高的识别定位精度,满足抓取系统的要求。

进给系统振动特性研究及新型加减速控制策略

不平滑的运动指令导致数控机床进给过程中产生振动。本研究基于滚珠丝杠进给系统集中质量动力学模型,建立了伺服电机扭矩激励与进给系统响应的理论模型,分析了运动指令加速度曲线功率谱与进给系统振动响应的相关关系。针对加减速策略中存在的加加速曲线开始点和结束点不连续而引入振动激励的问题,提出一种类余弦加加速加减速控制策略,实现了加加速全过程的平滑过渡。以某滚珠丝杠进给实验台架为例,建立并实验验证了该台架的集中质量动力学模型,在此基础上建立了加减速控制策略激励特性分析的仿真模型,对加减速控制策略的激励特性进行了对比分析。仿真结果表明,类余弦加加速策略的激励特性最小,其工作台响应的功率密度是有限加加速策略的万分之一,是正弦加加速策略的1%。

基于OPC UA技术的质量数据监测系统

针对测量设备既无统一数据采集软件接口,又孤立于企业内其它数据交互过程的现状,结合所搭建的工业4.0生产制造示范线,设计了一套基于OPC UA技术的质量数据监测系统。对OPC UA技术进行了介绍,对OPC UA服务器、客户端进行了定义,并对服务器与客户端进行了开发。

五轴加工奇异问题分析与非线性误差控制

在计算机辅助制造软件中进行五轴加工编程时,后置处理反求旋转轴角度存在无解,即五轴加工的奇异问题,具体表现为旋转轴运动产生突变、非线性误差增大、加工质量下降。以A-C型五轴机床为例,通过研究刀轴的运动过程,证明C轴的转角是奇异问题产生的原因。基于该结论提出一种新的检测奇异刀位点的刀轴分量k值遍历法和基于刀轴矢量插值与样条曲线拟合的非线性误差控制方案。通过S样件的五轴加工实验表明,相比于线性插值,所提方案在奇异区域内误差显著减小,曲面更加光滑,加工效率有所提高。

基于RAMI4.0的交钥匙工程的信息参考体系架构

针对可重构生产系统不足以支持面向产品的交钥匙生产系统的快速构建,特别是尚未形成公认的标准及认证应用范例的现状,基于工业4.0参考架构模型(RAMI 4.0)设计能实现系统快速构建的交钥匙工程的信息参考体系架构。结合数字孪生、第五代移动通信技术(5G)、OPC统一架构(OPC UA)等信息技术,从信息视图的角度建立以可重构生产系统为核心的交钥匙工程的信息参考体系架构,以及系统配置与重构平台、数字孪生平台等关键使能工具,为设计与生产的信息交互、不同层级之间的通信、系统的快速构建与验证等提供参考解决方案,并以某阀体类零件的交钥匙工程为例进行了实例验证。

基于RAMI4.0的交钥匙工程制造系统功能单元资产管理壳模型

针对交钥匙工程制造系统组件缺乏统一数据架构和模型的问题,提出交钥匙工程制造系统功能单元的概念,根据不同功能对交钥匙工程制造系统组件进行划分。在交钥匙工程制造系统功能单元中,应用自动化标记语言,基于工业4.0参考架构模型(RAMI4.0)构建了资产管理壳模型,并以DMU65加工中心资产管理壳模型及其现实映射为案例进行了介绍。基于工业4.0参考架构模型的交钥匙工程制造系统功能单元资产管理壳模型提供了一种有效的交钥匙工程制造系统组件标准化集成解决方案,有助于交钥匙工程的快速实施。

基于OPC-UA架构的装配系统的KPI可视化

传统的液压阀装配模式存在装配效率低、装配过程易出错等问题,其重要的原因在于装配过程人机交互程度低、装配过程数据利用不足。针对该问题,利用跨设备数据通信协议(OLE for progress control-unified architecture,OPC-UA)对订单、阀门类型、每步骤装配时间等过程数据进行实时采集和存储,计算反映装配系统性能的重要指标(key performance index,KPI),并将数据推送至网页端实现数据可视化。最后,以液压阀智能装配系统为应用对象,验证了该方案的可行性。结果表明:生产环节涉及的每个角色都可以实时在线获取重要的生产信息,改进后的液压阀装配系统具备更高的信息沟通效率。