论文部分内容阅读
纤维复合材料弯管的自动化生产一直制约整个管道行业发展，如何实现弯管的自动缠绕影响着行业的发展趋势。从上世纪七十年代至今国内外对于弯管，无论是理论基础还是实际应用，发展都非常迟缓。现有的玻璃钢弯管生产过程以手糊式为主，生产效率低；一些示教缠绕设备生产出的弯管质量也差强人意，所以研发出稳定可靠的自动缠绕弯管设备势在必行。本文首先分析了缠绕原理、落纱点受力情况，对曲面上任意一点进行了受力分析，并得到了如何稳定排纱的充要条件。然后建立了如何稳定缠绕，均匀布满的数学模型，将弯管分为圆柱和圆环两部分讨论，将模型分为代数模式，几何模式两方面研究。进而设计了基于机械坐标系下的吐丝嘴运动轨迹，求出了吐丝嘴坐标的表达式以及各个方向上转角的表达式，并且根据芯膜尺寸，曲率等参数预留出适当距离的方法避免机械碰撞。本文设计了基于日本安川公司生产的MOTOMAN-HP6型机器人的弯管缠绕机控制系统，将吐纱嘴固定在机器人末端，控制吐纱嘴的运动轨迹，将机器人扩展的工装轴作为带动芯模的主轴，由控制柜NX100向各个关节电机发送脉冲，控制本体与扩展的同步运动，实现稳定缠绕。本控制系统采用上下位机的结构体系，上位机由VC++编写，负责传送工艺参数，显示实时数据等功能，下位机控制器(NX100)由机器人自带的开发语言INFORM III编写，控制实际控制机器人的运动。最后应用OPENGL对线型进行了仿真，试验结果验证了理论上线型设计及轨迹分析。