机器人砂带磨削路径优化插补算法

中国机械工程

机器人砂带磨削路径优化插补算法

张铁;张斌

华南理工大学机械与汽车工程学院，广州，510641

出版日期:2018-04-25 发布日期:2018-04-24
基金资助:
国家科技重大专项(2015ZX04005006);
广东省科技重大专项(2014B090921004,2014B090920001);
中山市科技重大专项(2016FZFC006)
National Science and Technology Major Project（No. 2015ZX04005006）

Optimized Interpolation Algorithm for Robotic Belt Grinding Processes

ZHANG Tie;ZHANG Bin

South China University of Technology,Guangzhou,510641

Online:2018-04-25 Published:2018-04-24
Supported by:
National Science and Technology Major Project（No. 2015ZX04005006）

摘要/Abstract

摘要： 为解决经典泰勒插补算法生成的加工轨迹在加工中产生的过切问题，在机器人打磨离线编程系统上进行了机器人打磨路径插补算法的研究。通过对比各种路径刀位点生成方法，提出一种改进的泰勒插补算法。该算法在加工路径曲率变化较大的区域刀位点自适应地致密，避免了弓高误差超差引起的过切；当加工路径较为平滑时，刀位点稀疏，保证加工效率。通过设计优化算法与经典算法的对比磨削试验，验证了该插补算法的有效性。

关键词: 机器人, 磨削, 路径, 泰勒公式, 插补

Abstract: In order to solve the problems of excessive cutting when using robot program generated by classical Taylor interpolation algorithm to grind surfaces where curvature changed greatly, the researches of path interpolation algorithm for robot surface grinding on off-line programming system was carried out. Through comparing various interpolation methods, an optimized Taylor interpolation algorithm was proposed. In the region where the curvature of processing path changed greatly, cutting locations become dense to decrease chord error; where the processing paths were smooth, cutting locations become sparse to ensure processing efficiency. Comparative experiments between the algorithm and the classic interpolation algorithm prove the algorithm may increase machining quality.

Key words: robot, grinding, path, Taylor formula, interpolation

中图分类号:

TP242.2

张铁;张斌. 机器人砂带磨削路径优化插补算法[J]. 中国机械工程.

ZHANG Tie;ZHANG Bin. Optimized Interpolation Algorithm for Robotic Belt Grinding Processes[J]. China Mechanical Engineering.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2018/V29/I08/983

参考文献

[1]NG T J，LIN W，CHEN X，et al. Intelligent System for Turbine Blade Overhaul Using Robust Profile Re-construction Algorithm[C]// 8th International Conference on Control ， Automation ， Robotics and Vision. Kunming，2004：178-183.
[2]王伟，贠超.机器人砂带磨削的曲面路径优化算法[J].机械工程学报,2011,47(7):8-15
WANG Wei,YUN Chao. Optimization Algorithm for Robotic Belt Surface Grinding Process[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2011,47(7):8-15.
[3]WANG Wei, YUN Chao. A Path Planning Method for Robotic Belt Surface Grinding[J]. Chinese Journal of Aeronautics , 2011 (24)：520-526.
[4]张任俊，王洪申. 复杂曲面数控加工刀具轨迹规划技术研究进展[J].机械制造, 2016,45(2):9-12.
ZHANG Renjun，WANG Hongshen. Research and Development of Tool Path Planning Techniques for NC Machining of Sculptured Surfaces[J] . Machine Building &Automation, 2016,45(2):9-12.
[5]李琳,黎润伟.复杂曲面加工工业机器人轨迹生成算法[J].机械设计与制造,2013,11(11):175-178
LI Lin，LI Runwei. Algorithm of Industrial Robot on Path Generation for Complex Surface Machining[J]. Machinery Design & Manufacture, 2013,11(11):175-178.
[6]LIN Ming-Tzong, TSAI Meng-Shiun. Development of a Dynamics-based NURBS Interpolator with Real-time Look-ahead Algorithm[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2007,47: 2246-2262.
[7]FAROUKI R T, TSAI Y F. Exact Taylor Series Coefficients for Variable-feedrate CNC Curve Interpolators[J]. Computer-Aided Design, 2001,33(2): 155-165.
[8]刘强，刘焕.无速度波动的NURBS曲线二次插补算法原理及其实现[J]. 计算机集成制造系统，2015，21（10）：2659-2667.
LIU Qiang ,LIU Huan. Principle and Development of NURBS Interpolation Algorithm with Zero-feedrate Fluctuation[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2015，21（10）：2659-2667.
[9]陈志宇.组合曲面等残高刀具路径规划方法研究及实现[D]. 杭州：浙江大学，2014.
CHEN Zhiyu. Research on Constant-Scallop Height Tool Path Planning Method on Compound Surface[D]. Hangzhou：Zhejiang University，2014.
[10]王汝传,黄海平.计算机图形学教程[M]. 2版.北京:人民邮电出版社,2009.
WANG Ruchuan, HUANG Haiping. Computer Graphics [M]. 2ed. Beijing: Posts & Telecom Press, 2009.
[11]LES P, WAYNE T. The NURBS Book[M]. 2 ed. New York:Springer-Verlag, 1997.
[12]张海洋. 叶片砂带磨削机器人轨迹规划与离线编程[D]. 武汉：华中科技大学，2014.
ZHANG Haiyang. Robotic Trajectory Planning and Off-line Programming for Belt Grinding of Turbine Blade[D].Wuhan：Huazhong University of Science and Technology，2014.

[1]	罗洁思, 于德介, 史美丽. 基于SVD和线调频小波路径追踪的转速波动齿轮箱故障诊断 [J]. J4, 201016, 21(16): 1947-1951.
[2]	战晓磊, 辛洪兵, 汉斯·彼德　兰特斯. 基于虚拟现实的MOTOMAN-HP3型机器人运动学仿真 [J]. J4, 201016, 21(16): 1952-1954,1998.
[3]	袁志群, 李曰瀚, 林立, 孙鹏飞, 张义, . 风车桥气动干扰作用下的汽车纵横向协调控制[J]. 中国机械工程, 2024, 35(04): 731-741.
[4]	王栋, 陈磊, 张志鹏. 外圆磨削18CrNiMo7-6力模型及表面完整性研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 381-393.
[5]	韩飞燕, 顾志成, 赵一鹏, 张传伟. 基于参数映射的叶轮粗加工椭圆摆线轨迹优化[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 438-444，456.
[6]	张宇, 王德祥, 郭峰, 栗心明, . 球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面摩擦学机制的分子动力学研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 445-456.
[7]	姜吉光, 侯爵, 苏成志, 巴麒蛟, 田爱鑫, 徐明宇. 面向物理约束的机器人运动学标定最优位姿集规划方法研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 472-480.
[8]	康仁科, 陆冰伟, 陈凯良, 李晟超, 戴晶滨, 董志刚鲍, 岩. 超声振动辅助磨削CFRP复合材料薄管撕裂损伤研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 524-533，540.
[9]	张立峰, 王梓旭, 张旺通, 邓云飞, 隋翯, 郭志永. 单向陶瓷基复合材料C/SiC变角度顺逆磨的对比试验[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 235-243.
[10]	杜煦, 常泽鑫, 郑军强, 任鹏飞. 一种考虑关节跃度约束的实时刀具路径光顺算法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 280-286.
[11]	陈卓凡, 周坤, 秦菲菲, 王斌锐. 基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解#br# #br# [J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 293-304.
[12]	荣誉, 陈刚, 豆天赐, . 一种多指标综合最优的抗冲击轨迹规划方法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 305-316.
[13]	刘毅, 易旺民, 姚建涛, 王兴达, 余鹏, 赵永生. 狭长空间内重载调姿装配机器人的设计与研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 324-336.
[14]	王慰军, 杨桂林, 杜庆皓, 陈庆盈, . 无传动间隙的3K行星齿轮减速器设计[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 36-44,55.
[15]	陈重远, 陈珂, 刘浩, 欧阳小平, . 外肢体机器人驱动单元低速死区自适应补偿方法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 56-66.