文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的背景及意义

    1.1.1 课题背景

    1.1.2 课题意义

1.2 标刻机器人国内外研究现状

    1.2.1 喷码机器人研究现状

    1.2.2 打码机器人研究现状

    1.2.3 标刻机器人现状总结

1.3 工业机器人运动学背景

    1.3.1 机器人运动规划

1.4 论文研究内容

第2章 标刻机器人系统设计

2.1 标刻机器人系统需求及硬件选型

    2.1.1 系统需求分析

    2.1.2 系统关键设备选型

    2.1.3 系统硬件设备通讯

2.2 标刻机器人系统架构

    2.2.1 标刻机器人系统硬件架构

    2.2.2 标刻机器人系统软件架构

2.3 本章小结

第3章 标刻机器人系统运动学研究

3.1 标刻机器人数学描述

    3.1.1 机器人位置姿态描述

    3.1.2 标刻机器人系统坐标系

3.2 标刻系统机器人运动学

    3.2.1 机器人连杆坐标系的建立

    3.2.2 机器人运动学正解

    3.2.3 机器人运动学逆解

3.3 本章小结

第4章 标刻机器人系统路径规划及离线编程

4.1 系统离线编程基础

4.2 标刻机器人系统路径规划

    4.2.1 钢卷参数测量路径规划

    4.2.2 标刻路径关键点运动学解

    4.2.3 喷码字符路径规划

4.3 喷码离线编程设计与仿真

    4.3.1 字符工件坐标系设计

    4.3.2 字符库编程设计

    4.3.3 喷码仿真效果

4.4 本章小结

第5章 人机界面及激光打码的设计与实现

5.1 人机界面的设计与实现

    5.1.1 人机界面需求分析

    5.1.2 人机界面程序逻辑

    5.1.3 人机界面的实现

5.2 激光打码模板设计与通讯实现

5.3 本章小结

第6章 标刻机器人系统现场应用与分析

6.1 标刻机器人系统现场应用

    6.1.1 机器人机械零点校准

    6.1.2 标刻机器人现场调试

    6.1.3 标刻机器人应用参数分析

6.2 标刻机器人系统标刻效果展示

6.3 本章小结

第7章 结论

7.1 全文总结

7.2 论文创新点

7.3 展望

参考文献

攻读学位期间成果和项目

致谢

文章摘要:随着智能制造的稳步推进,自动化、智能化、数字化成为制造业结构升级、产业转型的重要目标。钢铁行业作为制造业的重要组成部分,其生产流程的智能化程度是企业保持竞争力的关键因素。运用工业机器人对钢铁产品进行标识,既便于企业的信息化管理,又解决了工人工作环境恶劣的问题。传统的人工手写或定点标刻已经难以满足现代钢铁产品复杂的标刻需求,因此研发更智能的自动标刻设备成为发展目标。本文依托于河北某大型钢厂平整线,针对产线现有喷码系统喷印效果不佳、接触式测量参数、用料浪费、缺少二维码标刻功能四大问题,设计研发了一套激光打码与漆料喷码协同的标刻机器人系统。本文主要研究工作如下:1.调研产线工艺、分析系统缺陷、细化项目需求、梳理技术要点,设计标刻机器人系统软硬件架构。综合控制要求和项目成本选取硬件设备,包括ABB IRB6700型六轴串联机器人、西门子PLC等。采用D-H方法建立ABB IRB6700-150型机器人动力学模型,在笛卡尔空间坐标系下求取其运动学正逆解,为后续现场示教和离线编程奠定理论基础。2.规划不同位置、不同尺寸的钢卷标刻路径:钢卷参数测量路径、激光打码路径和漆料喷码路径。设计笔划式喷码的字符喷印方案,记录项目所需37个字符的轨迹规划数据,并参考内存空间寻址的思路将数据存储到Robot Studio软件的系统模块中。建立标刻机器人系统仿真工作站,运用Rapid语言离线编程实现参数测量路径、打码路径及喷码效果的仿真。3.使用C#语言开发打码与喷码协同的标刻机器人系统信息显示人机界面,方便现场工作人员监控与操作。并实现了激光打码的模板设计与打码软件上的二次开发。4.标刻机器人系统经设计、仿真、安装、调试、优化,最终成功投入产线应用,试运行期间系统参数符合项目指标。打码与喷码协同的标刻机器人系统自正式上线以来,运行平顺无碰撞、标刻准确率达99.9%、标刻效果美观、标刻速度满足生产所需,相较原点阵式喷码系统用料节省1/4。本系统是钢铁行业数字化、智能化的实际案例,有效地促进了企业提质、增效、降本、减耗,为我国钢铁工业数字化、自动化、智能化发展赋能。