基于UG的弧焊机器人模型装配与运动仿真.pdf

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基于UG的弧焊机器人模型装配与运动仿真pdf,基于UG的弧焊机器人模型装配与运动仿真
天津大学学报 第42卷第6期 UF FEATURE SIGN GA= UF NULLSIGN;/挂钩中部连接长方体 UF FEATURE SIGN GAI= UF POSITIVE;挂钩上部长方体 UF FEATURE SIGN GA2= UF POSITIVE;/挂钩回转休 double blocka orig[3]={-40.0,-545.0-y,7-815.0)};/钩长方体的中心 char* blockga1len[3]={"80","15","80"};∥挂钩长方休的三边长度 tag t blkgal obj UF CALL (UF MODL create block1(GAl, blockGAl orig, blockGAl len, &blkGAl obj)) UF CALL (UF MODL create revolution(generators, 7, trim dataS, body limitS, offsets, originS, false true, originS, directionS, gunl, cyIT obj id, &objects, &obj counts)) 将以上程序在vC中进行编译,编译后生成-进行调解,以保证模型能够止确的运功.机器人的装 *dⅠ文件,在UG中执行这个文件,可以生成焊枪的配模型如图4所小 模型,如图3所示 图3焊枪的模型 Fig 3 Model of blowtorch 运用同样的方法,可完成 MOTOMAN-HP6型弧 焊机器人各个模块的实体模型.由于篇幅所限,在此 图4机器人的装配模型 不用对各个模块程序的编写过程进行赘述 Fig 4 Assembly model of robot 2.2弧焊机器人各模块三维模型的装配 当把弧焊机器人所有的模块通过程序“绘制”出3弧焊机器人的运动仿真 以后,需要对这些零件模块进行装配.装配过程是在 装配中建立部件之间的引用关系的过程.在UG 当把机器人的各个模块进行装配,形成一个完整 Nⅹ4.0系统中,常用的装配方式有两种:①自底向上的弧焊机器人实体模型以后,便可以进行三维图形的 的装配,即预先设计好部件几何模型,再将模型添加还动仿真.但是在进行运动仿真以前,首先定义大地 到装配中,这种装配方法应用较为广泛;②自顶向下为刚体,作为其他运动连杆的参照.文献[14]认为,机 的装配,即先创建一个新的组件,雨在此组件中建立构是一组连接在一起运动的连杆的集合.就本研究 几何对象.然而,在实际操作中,两者可以组合使而言,弧焊机器人就是由若十个连杆组成的机构 用.因为各个零件的复杂程度不一样,所以装配关系 首先,对 MOTOMAN-HP6型弧焊机器人主体运 也不尽相同,用户可以选择任意一种情况.一般来动特点及其自由度进行分杯.由于机器人主体部分的 讲,通常选用比较复杂的一个零件作为父部件,通过运动较为复杂,按其运动属性将机器人主体分为7个 这个父部件连接多个子部件.一旦各个零件之间建部分(基座以及6个轴),并应用简单的几何实体体素 立了装配关系,随动关系也同时建立,即父部件运动回转体以及长方体)进行模拟,7个独立部分的组装 时,可以带动其他的子部件一起运动.此系统可以使配合完成机器人主体6个运动轨迹的组合,即6个自 任何复杂的零件之间实现装配,并且如果用户指定了由度的组合.各部分具体名称及其运动分析如表2 个错误的父部件时,部件的正确运动方式就会自动所示 2009年6月 冯胜强等:基于UG的弧焊机器人模型裟配与运动仿真 521 表2机器人主体建模各部分及其运动分析 Tab 2 Parts of robot solid model and motion analysis 建模 运动方式 函数名称 名称 基座基座相对于大地在水平 面内静止 do ugopen api bascO S轴S轴相对于基座中心线 在水平面内旋转 do ugopen api robot1 O L轴一端与S轴装[并 1轴可相对S轴在竖直面内 do ugopen api robot20 摆动 U轴与L轴另一端装配 图5弧焊机器人运动仿真图形 U轴并可相对于L轴在竖直 do ugopen api robot30 Fig5 Graphics of motion simulation of arc welding robot 面内摆动 R轴R轴可绕U轴的水平轴 线旋转 do ugopen api robot4o 4结语 B轴一端与R轴装配并 B轴可相对于R轴在竖直面 do ugopen api robot50 运用UGNX40作为开发半台,VC++6.0为开发 内摆动 工具,建立了 MOTOMAN-HIP6型弧焊机器人的三维 T轴T轴相对于B轴下端面 仿真模型.在建立模型的基础上,进行了弧焊机器人 中心轴线旋转 do ugopen api robot6O) 各个连杆的装配与运动仿真分析,从而提高了模型的 其次,创建连杆,选择孤焊机器人的各个刚体为精度,达到了提高L作效率的目的对弧焊机器人进 连杆.根据弧焊机器人的实际运动情况,选择各个刚行装配与运动仿真的分析,为离线编程系统后续工作 体为不同的连杆 奠定了基础. 再次,当连杆创建完以后,就需要在各个连杆之参考文献: 间创建运动付 Joint)来约束相邻连杆的运动情况,每 增加一·个运动付,便会增加一次运动的约束.相比之 「11唐新华, Paul drews.机器人三维可视化离线编程和仿 下,创建运动付要比创建连杆复杂得多.因为,在创 真系统[J.焊接学报,2005,26(2):64-68. 建运动付时要同时确定运动付的驱动类型,如无驱动 Tang Xinhua, Paul Drews. 3D-visualized off-line pro- none)、恒定驱动( constant)、简谐运动驱动 gramming and simulation system for industrial robots[J] ( harmonic)、通用运动函数驱动( genera)和关节运动 Transactions of the China Welding Institution, 2005 驱动 Marticulation)等.除此之外,还要定义运动付的 26(2): 64-68(in Chinese 类型,一般情况下,弧焊机器人模型基座(base)与大2]王志江.何广忠,高洪明,等.基于 Solid works的焊接 地( ground)之间的运动付类型是固定付(fxed);弧焊 特征建模系统[].焊接学报,2006,27(4):57-60 Wang Zhijiang, He Guangzhong, Gao Hongming, et al 机器人基座(base)与连杆之间以及各连杆之间均为 Feature-based modeling system for welding on Solid 旋转付 revolute joint Works platform []. Transactions of the China Welding In 最后,可以对模型进行多种仿真分析操作,用米 titute, 2006, 27(4): 57-60Gin Chinese) 直接观察弧焊机器人模型的运动情况.在UG中,如[3]刘彤吴林,田劲松,等.基于 AutoCaD的焊接结 果把创建运动仿真(创建连杆、运动付和定义运动驱 构特征建模[J.哈尔滨工业大学学报,200),32(9): 动)叫整个分析过程的前处理pre- processing)阶段, 那么运动模块解释 ADAMS(嵌入式解算器)的输出 Liu Tong, Wu Lin, Tian Jinsong, et al. Feature-based 数据文件,并转换成三维动画,这一过程就叫做后处 modeling for welding structure on AutoCAD plat 理( post-processing)阶段4 aLJI.JJournal of Harbin Institute of Technology 本研究所采用的 MOTOMAN-HP6型弧焊机器 2000,32(9):25-28( in chinesc) 人的运动仿真图形如图5所示.图5中反映了整个[4]熊震宇,陈焕明,葛杨.基于 ADAMS的抓焊机器人 弧焊机器人离线编程系统的主要设备,左下部位为变 运动仿真LJ.计算机工程与应用,2005,41(11):166- 位机的模型. 167 天津大学学报 第42卷第6期 Kiong Zhenyu, Chen Huanming, Gc Yang. Simulation of graphics simulation systcm of arc wclding robot J_ arc welding robot motion based on AdamS[j.cOm Manufacturing Automation, 2003, 25(3): 49-51(in Chi euler Engineering und Appliculions, 2005, 41(11): 1c 167(in Chinese) 11」何广忠.机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术 [5]邓宁,梁飞华,岑健,等.VBA及 MATLAB环境下 的研究「D1.哈尔滨:哈尔滨工业大学材料学院,206. 焊接机器人计算机图形仿真系统的开发J,机电工程 He guangzhong. Robot Arc Welding Off-Line Program 技术,2005,34(1):89-91 ming System and Automatic Programming Technique Deng Yu, Liang Feihua, Cen Jian, et al. The computer [D. Harbin School Science and simulation of robot under the environment of vba and Engineering, Harbin Institute of Technology, 2006(in MATLAB []. Mechanical and Electrical Engineering Chinese) Technology, 2005, 34(1): 89-91 (in Chinese 12]刘圣祥,弧焊机器人离线编程实用化硏究「D].哈尔 [6 Owens John. Task planning in robot simulation [J]. In 滨:哈尔滨工业大学材料学院,207. dustrial Robot: An international Journal, 1996, 23 (5) Liu Shengxiang. Study on the Utilization of Robotic Arc 21-24 elding Off-Line Programming Technology D] [ Owens John. Microcomputer-based industrial robot simu darbin: School of Material Science and engineering lation and off-line programming system [J].Robotic Harbin Institute of Technology, 2007(in Chinese oday,1995,18(7):1-3. [l3]侯永涛,丁向阳. UG/Opcn AP!二次开发与实例精解 [8 Ilarrison J P, Mahajan Rakesh. The IGiRIP approach to M].北京:化学业出版社,2007 off-line programming and workcell design [J]. Robotic Hou Yongtao, Ding Xiangyang. UG/Open API Secondary Today,1986,8(4):25-26 Development and Examples Interpretation [M. Beijing: [9 Breat J L, Clement F, Jadeau P, et al.ACT WELD--An Chemical Industry Press, 2007(in Chinese unique off-line programming software tailored for robotic14]胡小康UGNX4运动分析培训教程M1.北京清华大 welding applications [J_. Welding in the World, 1994 学出版社,2006 34(3):267-274 Hu Xiaokang. UGNX4 Motion Analysis Training Tuto 10』林君,殷树言,陈志翔,等.弧焊机器人图形仿真系统 ria!LM]. Beijing Tsinghua University Press, 2006(in 的硏究[J.制造业白动化,203,25(3):4951 Chinese) Lin Jun, Yin Shuyan, Chen Zhixiang, et al. Study on 基于UG的弧焊机器人模型装配与运动仿真 旧万数据挂 作者: 冯胜强,胡绳荪,申俊琦, FENG Sheng- qiang, HU Sheng-sun, SHEN Jun-qi 作者单位: 天津人学材料科学与工程学院天津市现代连接技重点实验室,天津,3072 刊名 天津大学学拟 IS"ICEI PKU 英文刊名 JOURNAL, OF TTANJIN UNT VERSTTY 年,卷(期) 2009,42(6 引用次数: 0次 参考文献(14条) 1.唐新华.Paulυrews机器人三维可视化离线编程和仿真系统[期刊论文]焊接学报2005(2) 2.王志江.何广忠.高洪明.吴杺基于 SolidWorks的炟接特征趸模系统[期刊论文]焊瘘学报2006(4 3.刘肜吴林田劲松基于 AutocAD的焊接结构征建模20009 4.熊震宇.陈煥明.葛杨基于 ADAMS的弧焊机器人运动仿真[期刊论文]计算机程与应用2005(11) 5.双宇.梁飞华.岑健.邝镇容VB及 MATLAB环境下焊接机器人计算机图形仿真系统釣开发[期刊论文]机电工程抆术2005(1) 6. Owens John Task planning in robot simulation 1996(5) 7. Owcns John Microcomputcr-bascd industrial robot simulation and off-linc programming systcm 1995(7 8. Harrison J P Mahajan Rakesh The IGRIP approach to off-line programming and workcell design 1986 (4 9. Breat J L. Clement F. Jaileau P ACT WEl D-An unique ofr-line programming software tailored Tur roboL ic welding applications 1994(3) 10.林君.树言.陈志翔.卢振洋弧焊机器人图形仿真系统的硏究[期刊论文]制造业白动化2003(3) 11.何,忠机器人弧炟离线编程系统及其自动编程技术的硏究2006 12.刘圣祥弧焊机器人离线编程实用化研究207 13.侯永涛.丁向阳LG/ Open API二次开发与实例精解2007 14.胡小康UGNX运动分析培训教程2006 相似文献(10条) 1.期刊论文武传松.许磊. WU Chuan-song.Lci基于KsY的弧焊杋器人离线编程-电焊机2009,39(1) 以Ⅷ TOMAN-UG弧焊机器人和siMD-12A2A-YF变位机为试验平台,籽离线编程软件RoTS'、计笪机与机器人通信坎件駟oτυυw3和校匚软仹MτθCALⅴ32组成个弧焊札器人离线编 程系统,实现了杋器人和变位的環动离线编釋.通过复杂旳马鞍形焊缝编稈对所建立离线编稈系讲行了骀讦.在实际运行过稈中.焊缝的点接近或处于船型焊或三焊的位冒,焊枪 运行平滑,始终对津焊缝,焊枪的窭态也始终符合实际焊接旳要求.证明了本离线编程系统亼到了设讠蘩求 2.期刊论文胡中华.王艳. Zhong-ua. WANG Yan弧焊杌器人 MOTOMAN--UP20离线编程系统一电焊机2008,38(6) 胍焊机器人离线缐程系统 (Offline Programming systen or Arc Welding Robot)是目前机器人砑究领域最活跃、最前沿的研究方向.介绍了国内外弧炟机器人离线编程系统的 发展现状和发展趋势.以 Noonan-UP20弧焊札器人为例,集成了机器人通信模块γTαCoM32和运动学仂真模块IsY并同忐导入马鞍形工件,不仅能单步生成作业指令,且可自动生成怍业 稈序,并对焊接过程进行了离线仿真试骀,骀证该系统切实可行.外介绍了弧焊机器人离线编稈系统的构成 3.学位论文林君基于三维图形仿真的弧焊机器人离线编程及其技术实现2003 根据弧焊札器人在工业领琙的应用现状和发展趋势,弧焊杋器人离线编程技术是应当重视的新技禾辶一.该文灲片三维囹形仿真技术,对弧焊杋器人离线编程及其技夭实现进行了 硏究尅立基亍CA的弧焊机器人与变位机的几何模型和运动学模型是图形仿真和离线编陧的基硏.在 Solidedεe软件卩台上建立了弧焊机器人与变位杋旳二维C模型,并绔出其正解、 逆解法.焊缝位姿信息的提取是实现囹形环境下离线綸程旳关、在获得待焊冮件旳焊缝忼姿信息后,才能进行弧焊杋器人工作蹈径规划.首先,建立了焊缝位嫈几何模型并给山了相 关定义,然后,针对不同的辉缝媞取炟锋信息倥姿矩阵斥列.依桾焊接工的要求对获衛旳焊雜笮息倞姿知阵序列讲行编弭.为了按焊樒工习慣楷述焊接習和焊枪娑态,该文引入了 适合孤焊τ竺特点的焊接位置与焊枪姿态的数学模瑿,即压焊缝饭甪、焊缝转角和焊缝徧角表示焻接位置,用焊枪行走甪、焊枪τ作角和焊枪自转旄表示焊枪嫈态.在一绅CA模瑿的基 翯上,研究了弧焊机器人三维图形仿真技术.三维图形的运动寘逼真再現弧焊机器人工作时的运动过程,以便检査路璗规划的正确性.应用最小距离法和交集法,实玘弧焊机器人 迳咧过程的碰撞检测功能,能方绠选择被检测的对線进行碰撞裣测.针对两亼实际上件,进行了基于二维图形仿貞的弧焊σ器人离纔鳊程技术实验.实际的焊接结果表明:与在线示教編 程相比,基于二鉎图形的离线編程能得更优的焊接位置与焊枪姿态,使机器人系统运动平稳,保证了优良的焊接质量,同时提高了缃程效※, 4.会议论文陈志翔.卢振洋,宋永伦.张军.白立来基于 So id edge的弧焊机器人图形仿真与离线编程20U5 以参敭化的CA软件 Solid edge为平台,实现了弧焊机脹人系统的图形仿真与离线编,首先建立弧焊杋器人系统旳CAυ模型和运动学模犁,建立焊縴和焊枪的型.然后,利用so1id Fdg的 ACtivex接口,采用vB和v编程,从τ件的模型中提取焊的位姿矩陣序列,实现弧焊机器人钓图形仿真、碰撞檢测、离线示教、协调路径规划、T件位置标定和机器人T作程序 生成等离线编程模块.图形仿真有效利用了CA的信息,除了用于实妘生产的离线缤程外,也可用于机器人焊接系统的顶彐沦证与结构设计.三维实体樸型直接用于专月变位机构和焊接 L製夹具的设计与制造加⊥,离线編程中的图形运动仿貞与碰撞检测功能保证了焊枪的可达性和L件装夹的合理性,大幅减少了设计失误 5.期刊论文陈煥明.熊震宇. CHEn Huan-ming. XIONG Zhen-yu基于V艹的弧焊机器人离线编程系统设计-电焊枓2009,39(1) 钭对 TOMAN-UF系列机器人,在?机的 windows平台上利用vC*开发了弧焊相器人离线編稈系笙,介绍了该系统的红成、功能及其设计方法.该系统能对任意马鞍形工件规划出焊枪 的运动路径与姿态,且按比例同步显示T件;集成了机器人通信模块和运动兰仿真模块,并自动导入T件,不仅能单步生成作业指令,而且可自动生成作业文件:采用nenG技术建立三维 工仁模型,实现二件的显示、旋转、繒放等功能通过以太网,对PC机中的作业程序和机器人控制器屮的作业程序进行呷互传输,实现了弧焊机器人的离线编程及远程控制 6.学位论文许磊基于 ROTSY的弧焊机器人离线编程2008 机器人焊接是现代化接自动化技术的主要标忐。从20世纪ω年代诞竺和发展到现玍,焊接机器人的硏究和丌发经历了3个阶段,即示教在线编陧、离线编程和臼三编程。日前 彐内大量弧焊机器人系统从整体上看基本都屆于第1代,其氿痧、姿态和焊接工廾参数需在线小教,六仅占用大量生产时间,而卩八教质量取决于橾作者的绎验.在当今产显的 批量越来越,而品科越来慾多的形势下,示教在线编程已成为新的生产模式一人障碍。离线编程可以克服以上不足,具有开放性好、集成度高、对复杂仁务编程快速精确等优」 为满足小批量、多品种、成本低、时间短及焊接质量高等要求,研究和开发弧焊机器人离线编程系统具有重憂的T程实用价佴 本之以M0 TOMAN公司的P弧焊机器人和 iH-12A2A-YR变位机大试验平台,将离线编程软件 FOTSY、计算机与机器人通信软件Moτα〔oM32和校正软件Ⅷ OTOCALV32組成一个弧焊札器人离线编陧系统,实现了机器人和变位机 的动离线编程。对于复杂焊缝(如两管忙父的马型焊縫)能使尽可能多的点接近或处于船型担或平焊的位置,为保证焊接质量打下、基钳 通过A建模、标定及校止娃 立了一个廾放的图形示教半台,叫以添加和修正M0 TOMAN公司的冬种机器人、变位机和焊炝工具模型,可以转化各种CAD钦件的工件模型导入系统。 建立」图形示教及编柱模块 系统通过焊接踞径规划和机韁人姿态规划对仼务进行三维閡形画仿真,利用图形示教方式抓取工作点,设定焊接參数及补方鈊;模拟整个怍业旳完成情况,图形显示运行轨迹 ,检查发生碰撞的可能性及机器人竹运动轨迹是否合理,并计算机器人的勾个工步的操作时问和整个工作过程的循环时冋、程序的每一亼程序步可以方绠竹复制、修改和删除。 离线示教程序编制好以后,π以利用通信软件wrαω遮过RS23C通信接口进行控制柜和计算机之间的文件传输ε保存在计篁杋中的程序,在传输模块中可以以文格弌打丌,在计 算机上进行蹁辑和修改十分方便更。实际运行中发现程序与实际运行过程中存在误差讨,可以回到系銳編制调试程序模块,宄轡离线編制程序约合堐性·通过复杂的马鞍形焊缝編程 所建立离线编程系统进行∫验沚。在实际运行过程中,焊枪迈行平滑,始终对泩焊缝,焊枪的窭态也始终符合实际焊接的婺求。让明∫离线程系统达到∫设计要求 7.期论文冯胜强.绳荪.杜乃成.巸NGSeεqia. Shenigsull. DU Naicheng基丁τG的弧焊杋器人离绶编程系统旳设备建模-焊接 学报2008,29(4) ˉ通过对弧焊机器人篚鲒构以及各连杆的几何参数分析后,运用UGNK4.0强大的三维建模功能,对 Motoman uire型弧辉机器人进行了三维建模所建立的型是整个离线编程系统的基 砧.在υX4.ω环境下,弧焊杋器人釣设备建模包括三饣重要旳嗅埉.即零件建模模玦、装配建逴模玦以及运动学模块.其中,岺′芢模馍玦是基卲,`配建嗅模埉和运动模垬都是在此基 进行的.以WC++作为二次开发工具.成功地进行了弧焊机器人和变位机的三维建模,从而为UG环境下的二次开发研究打下了良好的基础 8.期刊论文王克鸿.刘永.徐越兰.余进.周毅仁弧焊机器人离线编程系统一焊接学报2001,22(4 针对SK6弧焊杋器人设计硏究了孤焊机器人爲线編蓕系统αλ吣弜),该系统由几何梽征提瑖及建槙模玦、焊接姿态堄划模埰、焊接参数规划模块、机器人程斥目动生戍模块 机器人仿真及通讥模块等6个模块組成。系统人机界面友好,并引入了智能化芠家知识,系统自动化程度较高,本文对□文软件ⅷRˆ轟进行了探索性二次厂发,实现了弧焊机器人离 浅仿真及焊枍与工仹构建知训算杋与机器人通讯的功能。对型釣焊缝(马鞍犁〉讲行了实焊骀证。结昊詨明,该系统是可行的,编稈的效率品著高,雛内外在质屝伏良 9.学位论文宋月娥弧焊机器人系统毋调运动精度及离线编程标定技术硏究2002 该文针对弧焊札器人柔性加工单υ的特姝性,进仃∫呱焊杋器人系统协调运动轨迹婧度袢价方沄和离线编程标定技木的研究.该文以9日由度巸D-1弧焊机器人加工元为对象 ,提岀采用预处理方法实现杋器人协调运动窣间轨迹的评价,并采用实际轨迹的最小二乘孤合曲线与揞令轨迹的偏差来评◇机器人协调运动轨迹精度,在此基础上,详细推导了机器人协 凋运动轨迹精度评价公式,制定了机器人协调运动轨迹精度评惨参数 10.期刊论文刘永.杨静宇弧焊机器人工作站离线编程系统- WROBCAM-计算机辅助设计与图形学学报205,17(1) 针对鸰一、二代示教内型弧炟机器人日动化焊接的现状,提出」臼主廾发尢缝策威流行儿何造型闪核的勍的设计模式,自行廾发、大型瓢焊机器人工作站离线编程 CAD/CAN系 统-W3 BCAM WROBCAM是交互式全肀文菜单驱动环境,由7大模决组成;它是基于面问对象的思想,在 Visual c++环境下开发的.文中着重介绍CBC系统中主要模块的功能及实现技术 仿真结果验证,该系统的可行性 本文链接 htLp: //d g wanfangdata cou. cn/Periodical lianjuxxb200906009 aspx 下载时间:2010年3月31日

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