噴涂機(jī)器人離線編程的應(yīng)用擴(kuò)展

噴涂機(jī)器人離線編程的應(yīng)用擴(kuò)展摘要：分析了機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，基于機(jī)器人人機(jī)交互界面的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的功能和實(shí)際需求，確定了機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的總體方案、模塊劃分和整體方案。目前，工業(yè)噴涂機(jī)器人離線編程平臺可以模擬機(jī)器人的工作系統(tǒng)，編寫簡單的噴涂程序，模擬噴涂過程。對于復(fù)雜的噴涂軌跡規(guī)劃，可以擴(kuò)展離線編程軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，擴(kuò)展的離線編程軟件可以用來規(guī)劃和規(guī)劃復(fù)雜的噴涂表面。關(guān)鍵詞：噴霧機(jī)器人；離線編程；應(yīng)用1刖言機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一。熱噴涂技術(shù)是一種表面現(xiàn)象，自世紀(jì)之交以來，在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)過了100多年的發(fā)展，至今在機(jī)械、化工、運(yùn)輸、能源、國防等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。熱噴涂可用于制造各種類型的涂料，可作為新產(chǎn)品的預(yù)保護(hù)技術(shù)，可用于修復(fù)舊零件。特別是噴涂涂層或噴涂涂層可以大大提高產(chǎn)品性能，延長使用壽命，帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。由于工作環(huán)境極惡劣的熱噴涂，噴淋過程往往伴隨著高溫、低壓和有毒氣體，再加上機(jī)器人離線編程容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的噴涂工件，適合于熱噴涂工業(yè)機(jī)器人。與此同時(shí)，機(jī)器人的精確還原和重復(fù)性可以提高涂層的質(zhì)量。2離線編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施在本研究中編寫的離線編程系統(tǒng)中，類似的函數(shù)被集成到同一個(gè)模塊中，并以插件的形式提供，每個(gè)插件都是一個(gè)動態(tài)鏈接庫。系統(tǒng)的總體架構(gòu)是用高級語言C++編寫的，系統(tǒng)架構(gòu)包括底層庫、基本功能模塊和離線編程模塊。底層庫有Boost庫、Eigen庫和Qt框架；基本功能模塊是虛擬機(jī)器人模型的基本操作集合，包括基本模塊、體模塊、碰撞模塊和Util模塊。離線編程插件由一組離線編程基礎(chǔ)操作組成，包括加載模塊、軌跡規(guī)劃模塊、虛擬教學(xué)模塊和自定義模塊。2.2系統(tǒng)3d顯示為了給用戶提供直觀的機(jī)器人三維仿真結(jié)果，使用VRML（虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言）和openGL的優(yōu)勢，為用戶創(chuàng)建一個(gè)生動直觀的交互式三維仿真平臺。VRML是一種三維建模和渲染圖形描述語言，當(dāng)描述三維對象的靜態(tài)特性時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢，使機(jī)器人模型非常逼真，但缺乏交互能力，例如：無法檢測出表單之間的碰撞。OpenGL作為一個(gè)共享的開放3d圖形應(yīng)用程序編程接口（API）標(biāo)準(zhǔn)，可以彌補(bǔ)VRML在交互中的不足。因此OpenGL和VRML在功能上是互補(bǔ)的，可以為用戶提供一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、交互式的三維仿真平臺。2.3可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)利用插件機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，是離線編程功能模塊的基礎(chǔ)，也可以使用插件，可以制作高度模塊化的軟件，用戶可以根據(jù)自己對插件的需求進(jìn)行選擇，或者編寫新的自定義插件。該機(jī)制允許系統(tǒng)中的每個(gè)插件相互調(diào)用。如果多個(gè)插件直接叫對方在同一時(shí)間，會導(dǎo)致高的各種插件之間的耦合，為了降低模塊之間的耦合，同時(shí)，保證函數(shù)或?qū)ο笾g在不同的插件可以合作，使用信號系統(tǒng)的機(jī)制來解決這個(gè)問題。消息訂閱機(jī)制是一種常見的設(shè)計(jì)模式，即觀察者模式，它定義了一對多的依賴關(guān)系。在消息訂閱機(jī)制模型中，提供事件消息的對象稱為發(fā)布者，接收事件消息的對象稱為訂閱者。當(dāng)發(fā)布者發(fā)布相關(guān)信號時(shí)，信號將發(fā)送給所有訂閱者。每個(gè)訂閱者接收信號并執(zhí)行與信號相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)函數(shù)。消息訂閱機(jī)制的最大優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)布者和訂閱者都需要定義一個(gè)通用的信號接口，而不必相互理解。通過這種機(jī)制，用戶可以獨(dú)立開發(fā)不同的功能，以確保不同的功能可以協(xié)同工作。2.4離線編程系統(tǒng)的基本功能離線編程系統(tǒng)的基本功能包括人機(jī)交互界面、三維顯示、運(yùn)動學(xué)模塊、動態(tài)模塊、軌跡規(guī)劃模塊、作業(yè)分析模塊和作業(yè)下載模塊。3復(fù)雜軌跡規(guī)劃的CAD平臺擴(kuò)展引導(dǎo)脫機(jī)編程系統(tǒng)提供了一種內(nèi)置的編程語言，并配備了部分噴霧跟蹤方案。對于一般的噴涂任務(wù)，可以使用這些簡單的噴霧路徑。然而，對于復(fù)雜的噴涂軌跡或模式，如果噴霧器直接由機(jī)器人導(dǎo)軌使用，則很難滿足技術(shù)要求，不必要地浪費(fèi)涂層。雖然大多數(shù)CAD軟件具有坐標(biāo)變換的功能，但對于設(shè)計(jì)者來說，對于不同的產(chǎn)品，平面設(shè)計(jì)的不同部分，頻繁的校準(zhǔn)和協(xié)調(diào)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，實(shí)際上降低了生產(chǎn)效率，也增加了錯(cuò)誤和審計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。在此期間，我們需要利用其他CAD軟件進(jìn)行軌跡規(guī)劃，建立CAD軟件與機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。這樣就可以通過CAD軟件或美術(shù)設(shè)計(jì)師來設(shè)計(jì)和處理繪畫的軌跡或圖案，而集成和程序生成將由離線程序員進(jìn)行。4虛擬車間4.1機(jī)器人運(yùn)行中的問題熱噴涂離線編程，工件的位置不清楚，如果在機(jī)器人內(nèi)部設(shè)置一個(gè)位置，然后工件的位置和車間效果，再檢查一次，效果再一次，這是非常復(fù)雜和浪費(fèi)的時(shí)間。此外，熱噴涂車間通常需要大量的設(shè)備，如噴涂工件、配電柜、大型送料管、風(fēng)管、噴槍、風(fēng)管、電纜等，也有非常昂貴的設(shè)備，如激光。因此，機(jī)器人的工作范圍非常有限。如果機(jī)器人編程軟件模擬運(yùn)行時(shí)不考慮位置，設(shè)備簡單模擬噴涂工件位置，然后在車間，噴涂機(jī)器人，有時(shí)會影響設(shè)備，重大工業(yè)事故經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及正常生產(chǎn)，從而大大降低生產(chǎn)效率。結(jié)合以上問題，建立一個(gè)虛擬車間是非常必要的，這樣程序員在離線編程的時(shí)候就能全面掌握整個(gè)生產(chǎn)車間。4.2建立虛擬車間的優(yōu)勢虛擬車間，實(shí)際是機(jī)器人的施工和整個(gè)車間的車間，可能會影響到整個(gè)車間的長度、寬度、高度等設(shè)備，機(jī)器人、書桌、配電柜等，如激光在車間的位置。在機(jī)器人噴涂的仿真中，可以清楚地看到機(jī)器人的運(yùn)動軌跡是在離線編程軟件的三維空間中，也可以觀察到它是否擊中了車間的設(shè)備。如果您發(fā)現(xiàn)沖突，您可以立即修改程序。虛擬車間，相當(dāng)于真正的生產(chǎn)車間，并移動到程序員的PC，讓程序員更直觀的看到實(shí)際的操作效果，達(dá)到模擬車間的模擬和實(shí)踐。車間設(shè)備的位置基本上是固定的，因此，工作室需要精確測量，使虛擬車間成為一個(gè)永久性的仿真環(huán)境，避免事故和經(jīng)濟(jì)損失，縮短脫機(jī)校準(zhǔn)空間在編程上的時(shí)間。4.3在機(jī)器人工作室建立一個(gè)虛擬工作室工作室的機(jī)器人，有各種類型的ABB機(jī)器人，可以直接進(jìn)入三維空間，在每個(gè)設(shè)備的實(shí)際車間和車間的墻壁可以按照實(shí)際尺寸在機(jī)器人工作室的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行。為了在機(jī)器人車間建立虛擬車間，需要在機(jī)器人世界的坐標(biāo)系中精確測量車間設(shè)備的三維坐標(biāo)。世界坐標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)器，在測量的基礎(chǔ)上，看不到機(jī)器人基于世界坐標(biāo)系統(tǒng)的起源，它被埋在機(jī)器人的核心基地，和機(jī)器是基于不規(guī)則的模式，所以只有機(jī)器人安裝手冊上的數(shù)據(jù)的幫助下，學(xué)習(xí)世界坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離機(jī)器人基點(diǎn)。4.4創(chuàng)建一個(gè)成功的虛擬研討會實(shí)例法國LERMPS噴涂實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建立了虛擬車間，通過虛擬室內(nèi)噴涂機(jī)器人的仿真，機(jī)器人可以檢測到與車間設(shè)備的碰撞，從而提高程序的修改，避免事故，大大小小的影響是非常重要的。5結(jié)束語本文提出了一種基于坐標(biāo)變換的方法，將離線編程的應(yīng)用擴(kuò)展到噴涂機(jī)器人上，提高了平面上復(fù)雜軌跡的規(guī)劃效率。在此基礎(chǔ)上，研究并解決了復(fù)雜曲面的軌跡規(guī)劃、噴涂速度和坐標(biāo)問題。噴霧機(jī)器人脫機(jī)程序是機(jī)器人自動噴涂效率的重要保證，通過將完成的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和二次開發(fā)，可以進(jìn)一步提高機(jī)器人的編程能力，從而提高涂層的效率和