随着生活水平的提高,石材雕刻工艺品在人们日常生活中的应用越来越广泛,石材雕刻工艺品的需求量增大,石材雕刻逐渐发展成为一个重要产业。目前中国石材雕刻自动化程度普遍偏低,石材雕刻工艺制品的传统加工方式存在许多问题,石材产业已经是一个高耗能、高劳动强度、低利润的产业,自动化程度高的雕刻加工设备需求强烈。
本文针对国产石材雕刻设备的缺陷,借鉴国外先进加工方法,开发出了一套机器人石材雕刻系统。本雕刻系统将机械加工CAD/CAM思路应用于石材加工,实现了从石材制品的三维模型建立到加工路径生成再到机器人加工的一体化过程,该系统利用工业机器人在空间运动定位的优势,克服了国产雕刻机械加工范围小,加工对象复杂度不高的不足。
论文首先根据石材加工过程特点,制定了石材加工的总体方案,完成了电控方案及机械部分的设计。为实现机器人加工空间的扩展,进行了变位机方案总体设计及实验,完成了变位机方案的算法实现及硬件搭建,以VisualC++6.0为开发平台,结合固高公司的运动控制库函数,编写了相关软件程序,实现了变位机与机器人的同步协调运动。在刀位轨迹形成方面,对雕刻机器人加工的刀位轨迹生成进行了研究,通过STL模型实现了雕塑数控加工轨迹和基于CAM软件生成了雕塑数控加工轨迹。最后,进行雕刻机器人石材加工的实验,给出了加工过程及结果,对实验过程所遇到的问题进行了分析。
CAD/CAM/Robotic —体化石材雕刻系统具有通用性强,灵活性大,自动化水平高等优点。机器人石材雕刻系统的研制对减少劳动力成本,提高雕刻效率,改善产品加工质量,降低雕刻成本具有积极意义。
第一章绪论........................... 。...........
1 .1研究背景 . . . ... .
.
1, 2国内外石材雕刻设备技术现状 .
1.3项目概要及研究意义.. .. . .
i .4本文研究内容...................... ...... ,
第 章机器人石材雕刻系统总体方案
2.1引言.................. ..... .................
2. 2机器人石材雕刻系统总体方案介绍 .
2. 3各加工参数对切削力影响分析 . .
2. 4动力装!选用. ............... 。
2. 5电控方案设计.... . . . . .
2. 5. 1电主轴传感器使用说明.......... ,
2.5.2机器人I/0分配.............. ,....
2. 5. 3变频器接线.................................
2.5.4电控柜的设计.. 。........... ,..
2. 6机械方案设计 . . . . .... ,.
2. 6. 1电主轴固定夹具设计.................
2.6.2石材安装固定平台设计.............
2.6.3刀具选用与安装... 。,..............
2. 7本章小结 .I . . . .
第三章雕刻机器人变位机方案及实验
3.1引言. . . .... .. :. . .
3. 2变位机介绍 . . . . . ....
3. 3机器人变位机方案设计.. ...........
3. 4变位机硬件介绍与连接 . ..
3. 5软件实现....... ... ..... .
3. 6变位机实验. .. , 。., :.,. ,..
3. 7本章小结 .. 。 . . . .
第四章雕刻机器人加工刀位轨迹生成........
4.1引言 :. . . . .
. .
4. 2通过STL模型生成雕塑数控加工轨迹
4. 3基于CAS软件生成雕塑数控加工轨迹 .
4.3.1各种CAM软件介绍............... 。........
4. 3. 2走刀方式选择......................................
4. 3. 3切削用量选择......................................
4. 3. 4轨迹生成过程...
4. 4数控加工软迹后t处理 . .. .
.
4. 5机器人加工轨迹优化处理. . ~. . .
4. 5. 1机器人位姿的几何描述.......................
4. 5. 2坐标转换... 。.......................... ‘...
4.5.3机器人姿态获取..................................
4. 8加工过程离线编程仿宾 . . . . 。
4. 7本章小结. . . . . . 。 ~
第五章机器人末端工具坐标标定方法研究
5.1引言 .. . .. . .
5. 2机器人系统各坐标系简介. .. . ..
5 .3机器人末端工具坐标标定. . . . . . . . 一~
5.4本章小结 .
第六章机器人石材雕刻系统加工实验........ ,
6.1引言 .. . . .. . .
8. 2设备安装调试 . . . . .. . . .
6. 3加工过程 ,.. . . . . . . . .
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8. 4问题及解决方法分析 . . ....... ...
6. 5本章小结. . .
第七章总结与展望.........................................