基于圖形識別的噴涂機(jī)器人開發(fā)開題報(bào)告(編輯修改稿)
2025-07-03 14:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 線作業(yè) ， 這三點(diǎn)是研究的主要方向和重點(diǎn)。 1 驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的搭建 根據(jù)工件噴涂的作業(yè)要求，選用具有五軸驅(qū)動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)。其中構(gòu)成笛卡爾直角坐標(biāo)系的 X 軸、 Y 軸和 Z 軸的選用直線運(yùn)動(dòng)單元； R 軸和 P 軸采用關(guān)節(jié)型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元，五軸運(yùn)動(dòng)互不干涉。這樣的結(jié)構(gòu)布局，既能滿足機(jī)器人跟蹤懸掛生產(chǎn)線作業(yè)的需求，同時(shí)又具備遍歷各種工件的表面的噴涂能力，為多軸聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了必要條件。 平臺(tái)器件選型 控制器選型：依托現(xiàn)有平臺(tái)的布局和期望實(shí)現(xiàn)的 功能，初步選用國產(chǎn) 中小 型 PLC 作為控制器，具有精確定位功能，能與執(zhí)行器件配合實(shí)現(xiàn)定位噴涂工作。 執(zhí)行器選型：為實(shí)現(xiàn)精確控制和定位，噴涂機(jī)器人初選用五軸伺服電機(jī)，根據(jù)各軸向機(jī)構(gòu)負(fù)載和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性設(shè)計(jì)，選用不同功率的電機(jī)。其中， X 軸向垂直布局，因此選用了帶剎車的電機(jī)，防止墜落危險(xiǎn)。此外，考慮適當(dāng)選用國外知名品牌傳感器，配合執(zhí)行器定位，提高控制精度，并實(shí)現(xiàn)極限位置保護(hù)。 電氣設(shè)計(jì)： 電氣設(shè)計(jì)部分主要考慮 系統(tǒng)的模塊化性能以及可替代性等因素，故對在系統(tǒng)的搭建中進(jìn)行詳細(xì)模塊化分割。具體如下圖 1， 5 圖 1 電氣 設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖 供電電路部分主要提供 220V 交流電和 24V 直流電，其中 24V 直流電由 220V 交流電經(jīng)交流轉(zhuǎn)直流模塊輸出后得到。 220V 交流電主要作為五軸驅(qū)動(dòng)器、線體變頻器、 PLC 以及各個(gè)電機(jī)的電源， 24V 直流電則主要為圖形識別電路、傳感器、編碼器、譯碼模塊以及繼電器等提供電源。 具體如下 圖 2， 圖 2 供電電路組成圖 在供電電路的主支路以及重要用電器電源線路之間加入熔斷器?？諝忾_關(guān)等是該項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)中保護(hù)模塊的主要采用方式。同時(shí)在主線路中加入急停開關(guān)，在電路中加入報(bào)警電路等也是保護(hù)電路中的一部分，在整體設(shè)計(jì) 中有一定的體現(xiàn)。 在控制電路中，主要使用 24V 直流電作為電源。輸入主要由圖形識別電路，傳感器信號線路，手動(dòng)開關(guān)線路，驅(qū)動(dòng)器反饋線路，電機(jī)反饋線路，譯碼模塊反饋線路等構(gòu)成。在輸出方面則主要為驅(qū)動(dòng)器、五軸電機(jī)、變頻器等提供控制信號。 具體如下圖 3， 6 圖 3 控制電路組成圖 同時(shí)為了使 24V 直流電供電部分和 220V 交流電供電部分降低干擾，本項(xiàng)目對布線箱做了合理有效的規(guī)劃。 2 單片機(jī)控制系統(tǒng) 根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的要求，對于所噴涂的工件形狀具有未知性。所以需要在工件進(jìn)入噴涂車間之前進(jìn)行工件形狀的檢測，從而才能對 噴涂機(jī)器人平臺(tái)的運(yùn)行軌跡做出相應(yīng)的規(guī)劃，得到較好的噴涂效果。 故在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)平臺(tái)之前，需要一套針對噴涂機(jī)器人圖形采樣的光柵控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由光電傳感器構(gòu)成的光柵控制電路進(jìn)行樣本采集，對采集的信號進(jìn)行相對應(yīng)的識別處理，完成對噴涂機(jī)器人軌跡的規(guī)劃，進(jìn)而輸出控制信號來控制相應(yīng)噴涂機(jī)器人的運(yùn)行。 該控制系統(tǒng)硬件部分主要包括： 電源模塊、控制模塊、通訊模塊、測試模塊以及傳感器模塊。 控制系統(tǒng)的技術(shù)方案大致為：電源模塊由總供電電路中交流轉(zhuǎn)直流單元得到穩(wěn)壓直流12V 電壓，經(jīng)過轉(zhuǎn)換將電壓降到 5V 或 ，作為控制電路、傳感器 電路等各個(gè)模塊的工作電源。圖形采樣功能由光電傳感器構(gòu)成的光柵電路完成。光柵電路在主 CPU 控制下工作，并將采集到的圖形信息通過編碼方式傳入控制模塊的主 CPU?？刂颇K對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，還原途徑光柵的工件形狀，規(guī)劃對應(yīng)該形狀的最優(yōu)噴涂路徑，并將所得的控制信號通信給噴涂機(jī)器人驅(qū)動(dòng)平臺(tái)主控制器
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