《ABBIRB2600型號(hào)機(jī)器人激光切割系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)》開題報(bào)告2600字

4/6ABBIRB2600型號(hào)機(jī)器人激光切割系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)開題報(bào)告文獻(xiàn)綜述1課題背景及研究意義1.1課題背景在行業(yè)開發(fā)技術(shù)廣泛應(yīng)用背景下，與之相關(guān)的激光加工技術(shù)也迅速,開發(fā)出了非常多和高功率激光器產(chǎn)品并通過工業(yè)機(jī)器人利用光纖連接。相對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)，控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)著工業(yè)機(jī)器人與激光科學(xué)技術(shù)的融合。按發(fā)展軌跡看，柔性光纖激光器應(yīng)用于常規(guī)的三維材料加工系統(tǒng)的開發(fā)正逐漸為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研發(fā)的熱門，相關(guān)設(shè)備也已投入生產(chǎn)于汽車制造和冶金鍛造等產(chǎn)業(yè)用于在三維空間切割多種不同的材質(zhì)零件。1.2研究意義國(guó)內(nèi)的模具產(chǎn)業(yè),還面臨著自主化與水平普遍低端、難以克服傳統(tǒng)模具加工難的缺陷，制造生產(chǎn)速度遲緩與應(yīng)用時(shí)限較短的技術(shù)短板。在課題中是由ABBIRB2600切割機(jī)器人本體與IRC5控制電柜的組成,機(jī)器人三維的切割工藝，又通過機(jī)器人仿真實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)加工。機(jī)器人三維激光切割技術(shù)的應(yīng)用能縮短開發(fā)周期，顯著降低生產(chǎn)成本，提高鈑金自動(dòng)化生產(chǎn)的效率。2文獻(xiàn)綜述中國(guó)在工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)攻關(guān)從上世紀(jì)七十時(shí)代初期進(jìn)行，歷經(jīng)數(shù)十載的高速推進(jìn)發(fā)展，早期一直在由科研單位獨(dú)立自主進(jìn)行的科研管理狀態(tài),進(jìn)展相對(duì)遲緩。一九八五年后逐步列入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，則研發(fā)進(jìn)展也相當(dāng)快，尤其是在“七五”、“863”等高技術(shù)蓬勃發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃的著重推動(dòng)下，我國(guó)目前有四個(gè)國(guó)家級(jí)的激光工程研究中心和多所高校聯(lián)合展激光加工技術(shù)的研究工作。我國(guó)的智能化機(jī)器人重要科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跳躍。同時(shí)朱國(guó)力、段正澄等人對(duì)三維激光加工軌跡的插補(bǔ)方法探討，求取降低高速加工的誤差率；包括三維激光切割加工法矢測(cè)量系統(tǒng)研究等。余躍[1]（2013）設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺的方塊地毯縱向自動(dòng)切割系統(tǒng),可按地毯花型邊界自動(dòng)進(jìn)行縱向切割；該系統(tǒng)對(duì)地毯特征邊界圖圖像進(jìn)行預(yù)處理與數(shù)學(xué)形態(tài)法處理之后,采用自動(dòng)多閾值法分割,提取特征邊界的輪廓圖，并利用幾何算法,計(jì)算地毯邊緣標(biāo)識(shí)紗線的質(zhì)心坐標(biāo),得到切割特征邊界的有效坐標(biāo),進(jìn)而計(jì)算地毯邊緣標(biāo)識(shí)紗線質(zhì)心相對(duì)于標(biāo)尺上中間黑線質(zhì)心的偏移距離，其圖像分割精度較高。邱志華[2]（2016）提出了基于計(jì)算機(jī)視覺的新型濾波算法，對(duì)于激光智能技術(shù)的研究有著重要的意義。翟紅云[3]（2017）提出了一種針對(duì)制鞋企業(yè)的彩印皮革自動(dòng)裁切系統(tǒng)；該系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制及圖像處理的算法流程進(jìn)行優(yōu)化，解決了皮革實(shí)際生產(chǎn)中的問題，具有很好的實(shí)用價(jià)值。孫加強(qiáng)[4]（2018）在服飾圖案的機(jī)器視覺自動(dòng)尋邊切割技術(shù)上取得突破，其設(shè)計(jì)的機(jī)器視覺自動(dòng)尋邊切割系統(tǒng)可以有效地提取前景與背景中區(qū)分明顯且輪廓連續(xù)的圖案邊緣信息,并對(duì)邊緣信息進(jìn)行矢量化處理,進(jìn)而控制激光裁剪機(jī)對(duì)被切割物體進(jìn)行精確激光切割；該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)異形滿版服飾圖案的自動(dòng)尋邊切割。董守峰[5]（2021）設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺的快速切割路徑生成系統(tǒng)，系統(tǒng)通過視覺裝置獲取切割視場(chǎng)，在顯示裝置上形成編輯視場(chǎng)，然后根據(jù)用戶編輯自動(dòng)生成加工程序完成加工，該方法優(yōu)化了機(jī)器視覺所生成的切割路徑，提高了切割效率。在機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用方面，主要包括橫向滑動(dòng)軸承、薄壁軸承、交直流式伺服電機(jī)、串級(jí)驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)式電機(jī)以及光電編碼器、滑軌等。優(yōu)化系統(tǒng)得到了顯著提高。在自動(dòng)控制技術(shù)方面，開發(fā)了AGV、履帶式機(jī)器人、裝配機(jī)器人和水下探測(cè)機(jī)器人，當(dāng)前各種機(jī)器人涵蓋到了重工業(yè)工程、生物仿生學(xué)，科學(xué)與控制技術(shù)、集成芯片貫通通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等眾多專業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域,所以它的發(fā)展和這些相關(guān)技術(shù)的突破進(jìn)展有很大關(guān)聯(lián)。3研究?jī)?nèi)容、方法及預(yù)期目標(biāo)3.1研究?jī)?nèi)容主要可分成幾部分，第一部分為通過對(duì)激光切割系統(tǒng)搭建探討硬件的布局；第二部分確定系統(tǒng)布局的程序設(shè)計(jì)。第三部分通過人機(jī)界面進(jìn)行信息通訊；第四部分仿真模擬激光切割系統(tǒng)并驗(yàn)證。工業(yè)機(jī)器人激光切削的光纖激光切割器,是利用經(jīng)超高功率密度匯集后的激光熱線射向即將切割的工位上，使被照射后聚集的物質(zhì)的熔化，最終達(dá)到切割要求實(shí)現(xiàn)將工件按照要求的圖形割開，設(shè)置手動(dòng)按鈕，方便生產(chǎn)人員操作。工業(yè)機(jī)器人激光切割集成系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分，主工作站部分是整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械部分包括伺服電機(jī)和工作臺(tái)，且光纖激光發(fā)生器為系統(tǒng)的外源光路，西門子1200PLC和控制柜是系統(tǒng)的電氣部分，這三個(gè)部分是機(jī)器人系統(tǒng)的生產(chǎn)部分。除此之外，還要有穩(wěn)壓電源和一臺(tái)循環(huán)冷水機(jī)等輔助設(shè)備結(jié)合，組成完整機(jī)器人激光切割集成系統(tǒng)。本文中的機(jī)器人的激光切割集成系統(tǒng)它使用的PLC是西門子S7-1200CPU1214C/DC/DC/DC，而上位機(jī)是SIMATICHMI，操作人員會(huì)操作向PLC發(fā)送控制信號(hào)命令，隨后向控制器PLC發(fā)送位置指令與速度指令,傳達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)和帶動(dòng)了電機(jī)，最后讓伺服電動(dòng)機(jī)移動(dòng)工件將激光切割器到達(dá)指定工作空間。激光切割系統(tǒng)集成的構(gòu)成圖3.2研究方法本文規(guī)劃課題所需的機(jī)器人相關(guān)的控制,確定激光切割的機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),以及自動(dòng)化機(jī)器人系統(tǒng)生產(chǎn)工程的軟件和硬件設(shè)計(jì)、通過人機(jī)交互系統(tǒng)和編制PLC及RAPID相應(yīng)的程序，憑借ABB公司開發(fā)的Robotstudio仿真軟件就可以模擬材料加工過程和機(jī)器人交互的虛擬場(chǎng)景,并以示教的應(yīng)用研究了機(jī)器人對(duì)切割工件的工藝流程和編寫相關(guān)的運(yùn)動(dòng)指令程序。3.3預(yù)期目標(biāo)本課題基于機(jī)器人激光切割系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)，通過PLC輸出模擬量指令在各個(gè)機(jī)器人工作站通訊，按照工藝流程實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，由伺服電機(jī)來達(dá)到光纖激光器在工作站空間內(nèi)準(zhǔn)確切割工件，外部通過HMI的調(diào)用工作模式，監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù)，從而達(dá)到整體上讓機(jī)器人控制的激光切割系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。4進(jìn)度安排畢業(yè)前一學(xué)期:最后1-2周:查閱相關(guān)文獻(xiàn)并確定題目，接受任務(wù)書；畢業(yè)學(xué)期:第3周末前:撰寫文獻(xiàn)綜述，完成開題報(bào)告；第7周末前:按計(jì)劃撰寫論文初稿，接受中期檢查；第9周末前:反復(fù)修改論文直至定稿,按要求完成論文查重；第10周周三前:定稿，打印裝訂，準(zhǔn)備答辯；第10周周末:參加論文答辯。參考文獻(xiàn)余躍.伺服機(jī)械手位置控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[D].西安電子科技大學(xué),2013.邱志華.機(jī)器人同步三維激光切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江理工大學(xué),2016.翟紅云.基于PLC的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)及位移控制技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017,(09):80-81.孫加強(qiáng).基于ABB機(jī)器人的光纖激光切割與焊接系統(tǒng)研究[J].應(yīng)用激光,2018,34(06):584-588.陳明.機(jī)器人三維激光切割的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2021,(01):50-53.董守峰.基于PLC控制的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)金屬通報(bào),2021(08):216-217.肖瀟,楊金堂,全芳成,李京,田曉波,汪譜發(fā).伺服電機(jī)的選型原則與計(jì)算[J].機(jī)床與液壓,2020,42(22):44-46+49.趙闖.機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].安徽工業(yè)大學(xué),2018.張瑞雪.三自由度主動(dòng)式上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].大連海事大學(xué),2019.馮