自動打磨機地方按照研究國內(nèi)外文獻綜述1.1國內(nèi)現(xiàn)有自動打磨技術不成熟工業(yè)機器人已經(jīng)逐漸的代替了人工，并且逐漸成為不可缺少的角色，如圖1-2所示。圖1-2機器人打磨由于其生產(chǎn)效率高、安全系數(shù)較高、成本較低、便于管理等優(yōu)點被廣泛應用。但是，在我國應用上仍然存在瓶頸，主要分為硬件和效率兩個方面：一是對于硬件，在工業(yè)機器人的生產(chǎn)中，減速器、伺服電機和控制器三樣核心部件在工業(yè)機器人成本中的占比超過80%，但是由于外國的技術封鎖，長期以來我們只能依靠國外進口，這也導致國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展緩慢；二是工業(yè)機器人在我們工程應用上存在差距。雖然目前在企業(yè)生產(chǎn)中大部分重復性的工作已經(jīng)被工業(yè)機器人代替，譬如焊接、搬運、噴涂等作業(yè)，不過大多數(shù)還是手動示教方式，對于單一的零件和加工工藝可以較好的勝任，但是現(xiàn)如今的流水線上，加工零件品類繁多，加工工藝較為復雜，采用人工示教的方式則會大大的增加前期預備時間和示教過程，即不同的零件需要單獨示教一套程序，如若有上百種零件，則需要投入巨大的人力且靈活性較低。同時如果在零件的裝夾存在誤差的情況下去執(zhí)行示教程序，則其裝夾誤差則會疊加到加工誤差中，這就可能導致整個零件的報廢。針對上述問題，在生產(chǎn)加工中采用了工件坐標系的加工方式，在其基礎上建立了加工程序，在裝夾零件后，通過計算其工件坐標系的變換矩陣并改變工件坐標系，進而兼容所示教的程序，提高了生產(chǎn)的靈活性。但是人工示教由于人的狀態(tài)不同，會造成人為的誤差，加工精度因此受到了限制，也帶來了繁瑣的人工投入。因此為了滿足更高的生產(chǎn)需求、勝任復雜環(huán)境中的作業(yè)和降低人工投入，自動化和智能制造領域的發(fā)展逐漸被提上了日程。例如:我們在打磨各種金屬板材料時,人力較高,效率低下，由于各種經(jīng)濟和社會的因素，這就直接導致了中國的金屬板材料和金屬配電箱的短缺以及工業(yè)材料打磨的困難現(xiàn)狀。隨著改革開放，中國的生產(chǎn)能力得到了極大的發(fā)展，中國的制造業(yè)逐漸縮小了與歐美之間的差距，并且成功加入世界貿(mào)易組織。因此，中國的制造業(yè)正在良好，快速的發(fā)展。金屬制造業(yè)在改革開放中取得了較大的進步，但是在某些領域仍然存在一些差距，就比如打磨金屬板材料時，人力較高，效率低下，由于各種社會因素，這就導致了金屬板材料和配電箱的工業(yè)打磨的現(xiàn)狀?，F(xiàn)在的問題主要是緊缺的投資,緊缺的是技術實力,不充分地研究和開發(fā)市場時間,國際交流能力不足。另外,還有每個國家的金屬結構制造工廠的特殊性和企業(yè)管理文化的差異性,工人的日常工作生活條件,工廠所在地的歷史和發(fā)展階段,公司的規(guī)模和競爭力,均是直接影響公司機械質量和技工能力弱的一個重要因素。紐約地鐵采用了一種小型打磨機,用于打磨鐵軌以有效地減少窄軌火車沿高速鐵軌南北方向高速行駛時的鐵路噪聲和列車振動[7]，但是實際的工業(yè)生產(chǎn)中,對于打磨機在各種焊縫整體加工方面的焊縫處理工藝以及材料保存比較落后,如:配電箱焊縫的處理工藝,操作過程中,上一兩個操作工序的無縫焊接工作完成后,工人對打磨機的整體焊縫全部部分進行了焊縫打磨,工人只要手握打磨機的同時身體半躬,離打磨機的整體焊縫加工位置比較近,就非常有概率直接使您的焊縫加工出現(xiàn)上下高效率低污染大,不安全的加工情況等各種問題。機械行業(yè)中小型焊接打磨行業(yè)的小型焊接打磨技術仍然在我們傳統(tǒng)的手持式小型焊接打磨機上正常運行，如圖1-3所示。長時間使用小型焊接打磨設備的機械工人不僅工作效率低下,而且長時間的工作也很累并且嚴重地損害我們的人體健康。圖1-3小型打磨機尤其重要的是,粒徑為0.5至5nm的放射性灰塵顆粒會通過呼吸氣道直接地到達患者的肺部并產(chǎn)生沉淀,因此很容易就可能會變成慢性硅肺病[6]。因此，設計理念及解決方案的設計方向:負壓過濾壁是由電動風扇和工作臺在頭上的旋轉運動產(chǎn)生的,并且壁上的部分灰塵被吸入,空氣通過負壓過濾器和風扇的排氣口直接排出,并且過濾器減少了操作工人的疲勞和揚塵,這將有效的降低打磨作業(yè)帶來的環(huán)境污染,吸塵打磨機如圖1-4所示。圖1-4自動吸塵打磨機1.2打磨機介紹根據(jù)工作力的不同，打磨機主要分為氣動、電動打磨機兩種。不管是其中哪一種打磨機，它們的區(qū)別在于提供動力的方式不同，但是它們的外形結構是多樣化的，對于不同角度的打磨都可以操作。通常，打磨機的體積小，噪音低，振動小，集塵效果強，并且使用壽命長。它適用于鋼板，木材，塑料，輪胎工業(yè)，船舶，汽車，模具，航空工業(yè)的精磨，邊緣去除，脫模和油漆的表面打磨。圖1-5顯示了常見幾種打磨機。圖1-5常見的幾種打磨機1.3國際打磨技術的發(fā)展隨著工業(yè)機器人技術的成熟，越來越多的學者投身自動打磨系統(tǒng)的研究，且已取得不少研究成果。對位置規(guī)劃和機器人分層次規(guī)劃問題展開分析，提出一種基于模糊控制的機器人去毛刺工藝參數(shù)控制方法，通過對汽車輪轂的圓盤去毛刺實驗驗證了方法的可行性；YutaOba等人提出了一種針對未知曲面刀具的控制方法，根據(jù)刀具姿態(tài)信息對打磨的法向壓力進行控制，實驗結果表明該方法能夠成功的對未知曲面進行打磨，且打磨后的質量符合標準；MarquezJ.J等人介紹了一種基于CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動規(guī)劃與編程的打磨系統(tǒng)用于模具制造的曲面打磨中，使用恒定的接觸力控制，建立系統(tǒng)變量的行為模型實現(xiàn)打磨過程的自動化；ShipuDiao等人引入了三維視覺系統(tǒng)，提取加工路徑點。將加工信息轉化為打磨機器人基坐標系下，經(jīng)過試驗驗證了可行性，可以良好的集成到自動打磨系統(tǒng)當中；Christian等人設計了一個基于精密儀器加工的自動打磨系統(tǒng)。從材料去除機制入手建立過程控制策略和力控制系統(tǒng)，基于SIMULINK開發(fā)了打磨控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動打磨；伊保亮等人針對大型結構鋼上的焊縫搭建了自動打磨系統(tǒng)，通過導入工件的3D數(shù)據(jù)模型自動生成打磨路徑，采用力矩進給控制方式對焊縫余高進行去除，保證了焊縫表面質量，提高了打磨效率；胡偉等人從焊縫自動跟蹤和打磨力控系統(tǒng)進行分析，搭建了自動打磨實驗平臺，對鋁合金車體進行打磨；田仁勇等人使用激光掃描確定焊縫位置、尺寸等打磨工藝信息進而實現(xiàn)自動打磨，通過打磨實驗證明了系統(tǒng)的優(yōu)越性以及打磨工藝的合理性；劉雷等人設計了一個新穎的打磨頭，結合六維力傳感器對客車車身進行焊縫打磨，并開發(fā)了專用軟件系統(tǒng)自動生成打磨軌跡實現(xiàn)自動打磨系統(tǒng)。上述自動打磨技術大多數(shù)是應用于裝備制造中的平面、曲面的拋光打磨，卻少有針對焊縫缺陷打磨的研究。雖然打磨拋光等一般面向的都是精加工、柔性加工等作業(yè)，但是對于焊縫的打磨處理也是必要的，我國也急需針對焊縫缺陷打磨技術的研究以提高國家生產(chǎn)制造水平。通過機器人的應用，不僅提高了生產(chǎn)效率，避免操作者收到傷害，還可以完成一些人為無法完成的打磨工作，而且智能化可以對于打磨質量以及產(chǎn)品光潔度有極大的提升，所以相對于人工智能機器人主要在成本節(jié)省、保障產(chǎn)品一致性和安全作業(yè)三方面有極大改善。無論是國際市場還是國內(nèi)對于打磨機器人的研發(fā)都在不斷地加大投入。參考文獻王金金，尹德猛，胡文浩.焊接技術在動車組鋁合金車體焊接的應用及發(fā)展趨勢[J].焊接技術，2013，42（5）：6-9.尹保亮，任科生等.機器人自動打磨系統(tǒng)在機車大型構件的應用.工業(yè)技術和實踐.2017，（5）.155~157.李駿馳，李春書等.焊縫打磨機器人的運動學分析與仿真.河北工業(yè)大學學報.2017,46(1).付瑤，樊亞斌，崔巖，張麗君，張碩等.曲面焊縫自動焊接工藝的開發(fā)與應用.《焊接技術》.2018（8）.110~111丁維民.核電核級工藝管道焊縫UT自動工藝檢驗分析.《現(xiàn)代焊接》.2014，（7）.49~53方光耀.基于PLC具有示教功能打磨內(nèi)焊線機設計.山東工業(yè)技術.2015,(9).38~39程紅，易輝.優(yōu)化焊縫打磨方案,降低焊縫打磨時長.黑龍江科技信息.2016,(26).152.馬紅衛(wèi).基于PLC和視覺檢測的搬運機器人控制系統(tǒng)設計[J].工業(yè)控制計算機，2019，32(01)：134-135+137.高猛.半球形封頭焊接及焊縫打磨設備介紹.科技視界.2016,(4).126~126張振龍.儲罐焊縫打磨機器人的結構設計.當代化工研究.2018,(4).175~176熊媛.工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來[J].農(nóng)家參謀,2020(23):111.李肇惠,郝昭.工業(yè)機器人的技術發(fā)展及其應用分析[J].內(nèi)燃機與配件,2020(01):249-250.謝錫謀.工業(yè)機器人技術在機械工程中的應用研究[J].南方農(nóng)機,2021,52(02):116-117.尹保亮,任科生.機器人自動打磨系統(tǒng)在機車大型構件的應用[J].工業(yè)設計,2017(05):155+157.YinCanhui,TangDewei,DengZongquan.Developmentofraynondestructivedetectingandgrindingrobotforweldseaminpipe.2017IEEEInternationalConferenceon.:208-214Dec,2017.胡偉,吳志明,彭章祝.自動打磨技術在軌道交通車輛鋁合金車體制造中的研究與應用[J].金屬加工(熱加工),2020(12):61-64.田仁勇,李亞南,郭小玉等.軌道車輛轉向架橫梁非常規(guī)焊縫自動打磨系統(tǒng)及工藝研究[J].組合機床與自動化加工技術,2020(01):148-151.劉雷,王陽,趙吉賓,李論.客車自動打磨機器人控制系統(tǒng)設計與開發(fā)[J].組合機床與自動化加工技術,2019(01):72-74+78.牛犇.基于成因分析的船體焊接缺陷管控規(guī)程研究[D].大連理工大學,2018.方偉.港機大型構件多機器人打磨力控技術及路徑規(guī)劃[D].北京化工大學,2020.傅振洲.工業(yè)機器人時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法研究[D].渤海大學,2018.張日紅,朱立學,楊松夏,陳創(chuàng)豪,李燦森.基于運動跟蹤的工業(yè)機器人隨動控制[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2018(05):63-66.Tzyh-JongTarn,Shan-BenChen,ChangjiuZhou,etc.GirthSeamTrackingSystemBasedonVisionforPipeWeldingRobot.RoboticWelding,Intelligence&Automation;2007,p391-399,9p.OliverRovny，GabrielBatista，GergelyTaka