激光掃描實(shí)驗(yàn)報(bào)告機(jī)器人焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告MOLDFLOW模流分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一：激光掃描1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解激光掃描技術(shù)的發(fā)展，掌握掃描機(jī)的工作原理及其應(yīng)用領(lǐng)域。2、 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及日期： 十四周周三于六教1013、 激光掃描技術(shù)簡(jiǎn)介： 三維激光掃描技術(shù)是國(guó)際上近期發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。隨著三維激光掃描儀在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,這種技術(shù)已經(jīng)引起了廣大科研人員的關(guān)注。通過(guò)激光測(cè)距原理（包括脈沖激光和相位激光），瞬時(shí)測(cè)得空間三維坐標(biāo)值的測(cè)量?jī)x器，利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的場(chǎng)景的三維可視化模型,既省時(shí)又省力,這種能力是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的。4、 掃描機(jī)描述： 名稱(chēng)：三維激光掃描機(jī)產(chǎn)品 型號(hào)：600型復(fù)合式行程范圍：X軸-50

2、0mm Y軸-600 mm Z軸-400 mm T軸-360o 傳動(dòng)方式：高精密滾珠導(dǎo)軌+高精密滾珠絲杠+（日本）三洋步進(jìn) 電機(jī)控制方式：高速PCI四軸運(yùn)動(dòng)控制卡圖像采集系統(tǒng)：（比利時(shí)）Euresys高速圖像采集卡+（日本）精 工鏡頭+低照度高分辨率CCD激光系統(tǒng)：650 nm波長(zhǎng)激光，最大功率20 mW，連續(xù)可調(diào)機(jī)械精度：X、Y、Z三軸綜合精度分別0.05 mm機(jī)臺(tái)重復(fù)定位精 度0.005 mm機(jī)臺(tái)：高精度花崗巖平臺(tái)，機(jī)臺(tái)承重>1000 kg，轉(zhuǎn)臺(tái)承重>500 kg電源：AC 220±5V，50 Hz使用環(huán)境：溫度85，濕度95%整機(jī)尺寸：1 m X 1.2 m X 2

3、 m五、實(shí)驗(yàn)原理在本實(shí)驗(yàn)中，采用基于三角測(cè)量原理的三維激光掃描法來(lái)進(jìn)行三維掃描。使用激光作為主動(dòng)光源投射到被測(cè)物體表面，并且采用攝像機(jī)在另一位置探測(cè)被測(cè)物體表面上激光光點(diǎn)的位置。在該掃描系統(tǒng)中，攝像機(jī)、激光器和光點(diǎn)形成一個(gè)三角形。其中，攝像機(jī)和激光器的相對(duì)位置是已知的，激光的發(fā)射角度也是已知的。攝像機(jī)的角度可以通過(guò)探測(cè)視場(chǎng)中激光光點(diǎn)的位置來(lái)確定。這三種數(shù)據(jù)可以完全確定一個(gè)三角形的形狀和大小，從而可以根據(jù)這個(gè)三角形來(lái)確定激光光點(diǎn)的三維位置。 通過(guò)將被測(cè)物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以得到表面上每一點(diǎn)的三維位置。其中，旋轉(zhuǎn)的角度可以通過(guò)光電編碼器或者通過(guò)設(shè)定標(biāo)志點(diǎn)用視覺(jué)的方法來(lái)得到。通過(guò)采用線狀激光光

4、源代替點(diǎn)狀的激光光源，可以加速掃描的過(guò)程。掃描結(jié)果如圖：六、三維建模步驟：三維激光掃描系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理一般包含下面幾個(gè)步驟：噪聲去除、多視對(duì)齊、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、曲面重構(gòu)。噪聲去除指除去點(diǎn)云數(shù)據(jù)中掃描對(duì)象之外的數(shù)據(jù)。在掃描過(guò)程中，由于某些環(huán)境因素的影響，也會(huì)被掃描儀采集。這些數(shù)據(jù)在后處理就要?jiǎng)h除。多視對(duì)齊其指由于被測(cè)件過(guò)大或形狀復(fù)雜，掃描時(shí)往往不能一次測(cè)出所有數(shù)據(jù)，而需要從不同位置、多視角進(jìn)行多次掃描，這些點(diǎn)云就需要對(duì)齊、拼接稱(chēng)為多視對(duì)齊。點(diǎn)云對(duì)齊、拼接可以通過(guò)在物體表面布設(shè)同名控制點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為需對(duì)齊的點(diǎn)云，上式是一個(gè)高度非線性問(wèn)題。點(diǎn)云對(duì)齊的研究主要集中于尋求該問(wèn)題的快速有效的

5、求解方法。 點(diǎn)云的數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)指的是由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)，在不影響曲面重構(gòu)和保持一定精度的情況下需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)。七、三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域： 最近幾年，三維激光掃描技術(shù)不斷發(fā)展并日漸成熟，三維掃描設(shè)也逐漸商業(yè)化，三維激光掃描儀的巨大優(yōu)勢(shì)就在于可以快速描被測(cè)物體，不需反射棱鏡即可直接獲得高精度的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)可以高效地對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行三維建模和虛擬重現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)二：機(jī)器人焊接1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解焊接機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu) 2、了解焊接機(jī)器人的工作原理 3、對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域有新的認(rèn)識(shí) 二、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間時(shí)間：第十五周周三 地點(diǎn)：東區(qū)六教104三、實(shí)驗(yàn)原理   

6、;   焊接機(jī)器人是一種高度自動(dòng)化的焊接設(shè)備，采用機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)是焊接制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，是提高焊接質(zhì)量、降低成本、改善工作環(huán)境的重要手段。機(jī)器人焊接作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志己被國(guó)內(nèi)許多工廠所接受，并且越來(lái)越多的企業(yè)首選焊接機(jī)器人作為技術(shù)改造的方案。  采用機(jī)器人進(jìn)行焊接，光有一臺(tái)機(jī)器人是不夠的，還必須配備外圍設(shè)備。常規(guī)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由以5部分組成。    1、機(jī)器人本體，一般是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 6 軸關(guān)節(jié)式操作機(jī)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是精確地保證機(jī)械手末端

7、（悍槍?zhuān)┧蟮奈恢?、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。    2、機(jī)器人控制柜，它是機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專(zhuān)用電路，負(fù)責(zé)處理機(jī)器人工作過(guò)程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。   3、焊接電源系統(tǒng)，包括焊接電源、專(zhuān)用焊槍等。   4、焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)施。   5、焊接工裝夾具。四、使用儀器、材料 焊接機(jī)器人           一臺(tái) 控制柜  

8、             一臺(tái)  五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、打開(kāi)電源。因?yàn)槭歉邏弘?，所以要注意安?#160;2、打開(kāi)控制柜 3、打開(kāi)焊劑 4、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)系統(tǒng) 5、在焊接機(jī)器人的控制面板里輸入一下程序 0000 NOP 0001 MOVJ VJ=20.00 0002 MOVL V=300 0003 ARCON&

9、#160;AC=160 AV=20.0 T=0.30 RETRY REPLAY 0004 MOVL V=50 0005 ARCPF 0006 MOVL V=5000007 END5、帶上保護(hù)眼睛的用具，開(kāi)始進(jìn)行焊接操作 6、焊接結(jié)束，依次關(guān)掉二氧化碳保護(hù)系統(tǒng)、焊機(jī)、控制柜、電源六、實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄      通過(guò)觀察可以看出該焊接機(jī)器人有6個(gè)自由度，其焊接端口可以進(jìn)行X、Y、Z方向的移動(dòng)。該焊接操作是通過(guò)程序控

10、制的，當(dāng)依次打開(kāi)電源、控制柜、焊機(jī)、二氧化碳保護(hù)系統(tǒng)后，只要輸入控制程序，啟動(dòng)后就可以進(jìn)行較最確的焊接，焊槍要與所焊物品呈45度角，同時(shí)焊絲與所焊物品的距離保持0.5-1mm，這樣才能焊出合格的焊條。焊接時(shí)有大量的火花飛濺，要注意安全。焊接完畢，依次關(guān)掉氣體保護(hù)系統(tǒng)、焊機(jī)、控制柜、電源，焊接完畢不能用手去觸摸焊縫，以免燙傷。  該實(shí)驗(yàn)通過(guò)二氧化碳對(duì)焊接物進(jìn)行保護(hù)，避免焊接物被氧化，讓焊接的金屬接口有很強(qiáng)的硬度，不宜損壞。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 焊接完畢觀察焊縫，發(fā)現(xiàn)焊縫不夠均勻，原因有以下幾點(diǎn)： 1、焊槍與焊接物的角度不是45度  2、因?yàn)楹附z的材料不同，所需

11、要的電壓和電流不一樣。這點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有很好的控制  3、焊絲離所焊物的距離沒(méi)有控制在0.5-1mm之間。  4、因?yàn)槎趸嫉拈L(zhǎng)時(shí)間使用，其量不多，氣體氣壓低，導(dǎo)致保護(hù)效果不好 5、焊嘴的內(nèi)半徑與焊絲的半徑?jīng)]有完美的重合，焊接是有搖晃的可能 以上等多個(gè)原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)不好，在實(shí)驗(yàn)中要盡可能的避免七、實(shí)驗(yàn)思考及建議 通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)，了解到實(shí)驗(yàn)的條件是保證實(shí)驗(yàn)成功的必要條件，只有在適合實(shí)驗(yàn)的條件下才能做成功實(shí)驗(yàn)。同時(shí)通過(guò)機(jī)器人的運(yùn)用大大提高了生產(chǎn)的效率，是人類(lèi)的發(fā)展不得不努力進(jìn)行專(zhuān)研的一大板塊，特別是對(duì)我們工業(yè)工程的學(xué)生有了很大的啟示，光靠人力的效

12、率提高是不夠的，還要通過(guò)機(jī)械的運(yùn)用來(lái)提高效率，提高生產(chǎn)率，讓我們中國(guó)從世界制造大國(guó)轉(zhuǎn)型為世界制造強(qiáng)國(guó)，不再以低價(jià)的勞動(dòng)力來(lái)取得市場(chǎng)，而是質(zhì)量和效率。實(shí)驗(yàn)三：MOLDFLOW模流分析1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)Moldflow軟件進(jìn)行分析操作的基本流程，了解軟件的用戶(hù)界面，各個(gè)菜單的功能、操作等。 2、掌握模型網(wǎng)絡(luò)的劃分和網(wǎng)格缺陷處理的基本方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用網(wǎng)格工具盒網(wǎng)絡(luò)診斷工具。 3、掌握模型澆注系統(tǒng)的設(shè)置，能夠完成模型流動(dòng)、冷卻和翹曲的分析。二、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間 時(shí)間：第十六周周三 地點(diǎn)：東區(qū)八教五樓3、 實(shí)驗(yàn)軟件：Mlodflow6.1版本四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、導(dǎo)入CAD模型 啟動(dòng)UG NX 6.0，

13、將要導(dǎo)入的CAD模型另存為123.stp文件；打開(kāi)Moldflow Plastic Insight 6.0并將該模型stp文件導(dǎo)入2、網(wǎng)格劃分【網(wǎng)格】|【生成網(wǎng)格】|【立即劃分】，劃分完成后確定3、網(wǎng)格診斷 【網(wǎng)格】|【網(wǎng)格診斷】4、網(wǎng)格修補(bǔ)5、創(chuàng)建澆注系統(tǒng)6：冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建 【建?！縷【冷卻系統(tǒng)向?qū)А?，設(shè)置“使用的水管直徑”、“所需要?jiǎng)?chuàng)建的水管與產(chǎn)品之間的距離”、“水管的條數(shù)”、“水管的間距”、“超出產(chǎn)品邊界的距離”后【完成】；7、分析次序的選擇8、成型工藝的參數(shù)設(shè)定9、結(jié)果五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 通過(guò)對(duì)Moldflow課程得學(xué)習(xí)，讓我對(duì)采用Moldflow plastic Insight 6.0軟

14、件分析的基本流程有了一定了解；，使我逐步掌握了網(wǎng)格工具和網(wǎng)格診斷工具在處理缺陷網(wǎng)格時(shí)的基本方法；此外，通過(guò)流動(dòng)、冷卻、翹曲等的分析結(jié)果，讓我進(jìn)一步加深了對(duì)澆注系統(tǒng)分析的重要性的認(rèn)知：只有充分分析制件的填充行為是否合理，填充是否平衡、完全等，才能獲得最佳澆注系統(tǒng)得設(shè)計(jì)，得到最優(yōu)澆口位置、澆口數(shù)目和布局；再者，通過(guò)流動(dòng)分析不斷改進(jìn)才能獲得最佳保壓階段的設(shè)置，從而盡可能地降低由保壓引起的制品收縮、翹曲等質(zhì)量問(wèn)題；進(jìn)而通過(guò)冷卻分析結(jié)果判斷制件冷卻效果的優(yōu)劣，根據(jù)冷卻效果得到冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短，確定成型周期所用時(shí)間；只有在獲得均勻冷卻的基礎(chǔ)上優(yōu)化冷卻管道布局，盡量縮短冷卻時(shí)間縮短單個(gè)制品的成型周期，才能提高

15、生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。另外就是Wrap分析，它可以判定熱塑性材料成型的制件是否會(huì)出現(xiàn)翹曲，并查處導(dǎo)致翹曲產(chǎn)生的原因，進(jìn)而也對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少?gòu)U品率，提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力有很大的作用。 雖然通過(guò)對(duì)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和綜合實(shí)驗(yàn)分析，讓我們對(duì)Moldflow plastic Insight 6.0軟件有了一個(gè)大體的認(rèn)識(shí)，也掌握了基本參數(shù)的設(shè)置，但是作為即將踏入社會(huì)走向工作崗位的應(yīng)屆畢業(yè)生，僅僅會(huì)這些還是不夠的；我們需要的是進(jìn)一步了解各個(gè)參數(shù)設(shè)置的目的和作用，綜合運(yùn)用，以獲得更加合理的注塑工藝。實(shí)驗(yàn)四：快速成型1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉AFS-3000型激光快速成型機(jī)控制面板。2、熟悉粉末激光快速成型件的

16、制作過(guò)程。 3、熟悉快速成型件的后處理工藝。 4、理解快速成型在生產(chǎn)中的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間 時(shí)間：第十七周周三 地點(diǎn)：東區(qū)六教104三、實(shí)驗(yàn)機(jī)器：AFS-3000型激光快速成型機(jī) 1臺(tái)4、 實(shí)驗(yàn)原理：激光快速成型技術(shù)的原理是用CAD生成的三維實(shí)體模型，通過(guò)分層軟件分層、每個(gè)薄層斷面的二維數(shù)據(jù)用于驅(qū)動(dòng)控制激光光束，掃射液體、粉末或薄片材料，加工出要求形狀的薄層，逐層積累形成實(shí)體模型。快速成型所成的實(shí)物如圖：5、 快速成型特點(diǎn)： 由于快速成型技術(shù)（包含激光快速成型技術(shù)）僅僅在需要增加材料的地方增加材料，所以從設(shè)計(jì)到自動(dòng)化，從知識(shí)獲取到計(jì)算機(jī)處理，從計(jì)劃到接口、通訊等方面來(lái)看，非常適合于CIM、

17、CAD及CAM，因此，同傳統(tǒng)的制造方法相比較，激光快速成型顯示出諸多的優(yōu)）點(diǎn)： （1）制造速度快、成本低、節(jié)省時(shí)間和節(jié)約成本，為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力，而且可實(shí)現(xiàn)自由制造，產(chǎn)品制造過(guò)程以及產(chǎn)品造價(jià)幾乎與產(chǎn)品的批量和復(fù)雜性無(wú)關(guān)。 （2）采用非接觸加工的方式，沒(méi)有傳統(tǒng)加工的殘余應(yīng)力的問(wèn)題，沒(méi)有工具更換和磨損之類(lèi)的問(wèn)題，無(wú)切割、噪音和振動(dòng)等，有利于環(huán)保。 （3）可實(shí)現(xiàn)快速鑄造、快速模具制造，特別適合于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和單間零件生產(chǎn)。6、 快速成型技術(shù)未來(lái)的發(fā)展: 激光快速成型技術(shù)正在發(fā)生巨大的變化 ,主要體現(xiàn)在新技術(shù)、 新工藝及信息網(wǎng)絡(luò)化等方面 ,其未來(lái)發(fā)展方向包括: (1) 研究新的成型工藝方法 ,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上 ,拓寬激光快速成型技術(shù)的應(yīng)用 ,開(kāi)展新的成型工藝的探索。 (2) 開(kāi)發(fā)新設(shè)備和開(kāi)發(fā)新材料。 LRP