Nghiên cứu giải pháp xây dựng và lập trình quỹ đạo cho robot hàn

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o HỒNG CƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG VÀ LẬP TRÌNH QUỸ ĐẠO CƠNG NGHỆ CHO ROBOT HÀN Chuyên ngành: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Mã số ngành: 2.01.00 LUẬN VĂN THẠC SỸ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ HOÀI QUỐC Cán chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN TẤN TIẾN Cán chấm nhận xét 2: TS TRẦN THIÊN PHÚC Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày …… tháng …… năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày … tháng … năm 2005 Họ tên học viên: HỒNG CƠNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02 – 01 - 1979 Nơi sinh: Nha Trang Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 00403074 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG VÀ LẬP TRÌNH QUỸ ĐẠO CÔNG NGHỆ CHO ROBOT HÀN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Trình bày tổng quan công nghệ hàn, robot hàn - Phương thức lập trình quỹ đạo chuyển động cho robot - Phương thức xây dựng quỹ đạo công nghệ cho robot hàn - Lập trình quỹ đạo công nghệ hàn - Đánh giá kết quả, kết luận rút cách triển khai ứng dụng vào thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20 – 01- 2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 – 09 -2005 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ HOÀI QUỐC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS LÊ HOÀI QUỐC PGS.TS TRẦN DOÃN SƠN Nội dung đề cương luận văn thạc sỹ Hội đồng Chuyên ngành thông qua Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH PGS.TS ĐOÀN THỊ MINH TRINH tháng năm 2005 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH PGS.TS ĐẶNG VĂN NGHÌN Abstract On a Solution for Construction and Programming Technological Trajectory on Arc Welding Robot By Cong Hoang Thesis Directed by: Associate Professor Quoc Le Hoai, Division of Automatic Control Engineering and Manufacturing Automation, Department of Mechanical Engineering Welding technology is one of most important field in industry of mechanical manufacturing Welding has many methods such as oxy-acetylene weld, resistance weld, arc weld, laser weld, plasma arc weld, etc The problems of arc welding robot and automatic welding system are increasingly more interested and studied by many researchers in the world which include from kinematics, dynamics problems, torch path planning, trajectory planning and interpolation to the generation of motion, simulation and real-time control, etc In the common applications such as pick-place manipulation, painting, spray, and so on then trajectories are just simple point-to-point paths or continuous paths Unfortunately, the end-effector/ tool of any welding robot must be drived of weaving motions along to a complex weld joint groove profile between workpieces from works of welding preparation This thesis is only to make a study of a problem of welding technological trajectory on arc welding robot Specified issues are represented a solution for construction and programming the actual welding trajectory This is one of crucial foundations for controlling of movements of robots, which make satisfy different weld tasks It is also to provide a useful result for developing existing welding systems of which becomes from semi-automatic welding systems to fully automatic welding systems Modeling of parametric curves described in this dissertation are B-spline curves and straight-line segments The purpose is to determine welded points on real weld path in Cartesian space Then, converting the states of current Tool Center Point (TCP) and orientations of the last-link is into a set of generalized joint variables by using available solution for inverse kinematics of differential motions The next step, visualized graphic results are illustrated on Matlab environment Last, my-self estimations and valuable comments are given LỜI CÁM ƠN Luận văn kết nổ lực thân tận tình giúp đỡ thầy hướng dẫn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Lê Hoài Quốc, người tận tâm truyền đạt cho nhiều điều bổ ích giúp đỡ hoàn thành luận văn Thời gian qua cảm nhận gợi mở quý giá thầy cố gắng khai thác thông tin tham khảo thông qua internet: - Sự tìm hiểu, say mê tích cực nghiên cứu tác giả giới với nhiều chủ đề sinh động thiết thực - Hướng nghiên cứu, triển khai thực nghiệm dự án phong cách trình bày công trình tác giả thật nghiêm túc Và xin gởi lời chúc sức khỏe đến thầy hướng dẫn gia đình Xin chân thành cám ơn tất thầy cô Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Thành Phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức hữu ích dẫn đường cho học viên cao học lớp CNCTM khóa 14 năm qua Quá trình học tập thực luận văn có giúp đỡ nhiều Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghệ Sài gòn, Khoa Cơ khí tài tạo điều kiện cho nhiều Cuối xin chân thành cảm ơn đến anh Ngọc Hòa, Đ Sơn người bạn anh Thái, V Thắng H Cường tạo điều kiện giúp đỡ động viên hoàn thành luận văn Thật quý giá có đóng góp ý kiến, phản biện thầy cô, bạn bè, người quan tâm để tác giả hiểu sâu mở rộng kiến thức nhiều TPHCM, ngày 30 tháng năm 2005 Hoc viên CNCTM 14: Hoàng Công Mục lục Chương 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan công nghệ hàn, robot hàn 1.1.1 Công nghệ hàn ứng dụng công nghiệp 1.1.2 Công nghệ hàn hồ quang sử dụng robot 1.1.3 Tình hình nghiên cứu robot hàn cơng trình liên quan 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 1.4 Quỹ đạo công nghệ trình hàn hồ quang Chương 2: Phương thức lập trình quỹ đạo chuyển động cho robot 2.1 Bài tốn động học hoạch định chuyển động cho robot 2.2 Lập trình quỹ đạo cho robot hàn hồ quang 2.2.1 Lập trình trực tuyến 2.2.2 Lập trình ngoại tuyến 2.3 Nội suy điều khiển chuyển động robot Chương 3: Phương thức xây dựng quỹ đạo công nghệ cho robot hàn 3.1 Phương pháp xây dựng đường cong không gian 3.2 Đề xuất giải pháp thiết lập quỹ đạo công nghệ hàn 3.2.1 Các giải pháp thiết lập quỹ đạo công nghệ hàn 3.2.2 Nội suy quỹ đạo công nghệ cho kiểu chuyển động hàn 3.2.3 Lập trình xây dựng số đường hàn 3.3 Đánh giá kết nhận xét Chương 4: Kết luận hướng triển khai kết nghiên cứu 4.1 Kết luận 4.2 Hướng triển khai kết nghiên cứu ứng dụng thực tế Danh mục hình Hình 1.1: Nguyên lý hàn hồ quang tay môi trường khí bảo vệ (tr2) Hình 1.2: Các loại mối hàn (tr4) Hình 1.3: Độ nhú điện cực (T Đ Tuấn, 03) (tr5) Hình 1.4: Góc lệch phương dây hàn mặt phẳng (N, B) (tr5) Hình 1.5: Các kiểu đường hàn hồ quang (tr6) Hình 1.6: Robot hàn điểm bậc tự (tr8) Hình 1.7: Robot hàn điểm (tr8) Hình 1.8: Robot hàn hồ quang thử nghiệm hoạt động, [Báo Th Niên, 2004] (tr14) Hình 1.9: Tổng hợp chuyển động điểm cuối điện cực theo ba phương quỹ đạo công nghệ hàn (tr18) Hình 1.10: Các chuyển động quỹ đạo công nghệ hàn (tr18) Hình 2.1: Sơ đồ toán động học robot sáu bậc tự (tr22) Hình 2.2: Nguồn gốc liệu đầu vào cho toán ngược động học (tr24) Hình 2.3: Điểm cuối di chuyển theo đường không gian hoạt động (tr29) Hình 2.4: Phân loại hoạch định chuyển động cho robot (tr31) Hình 2.5: Sơ đồ chương trình hoạch định quỹ đạo cho robot sáu bậc tự (tr32) Hình 2.6: Chia đường di chuyển thành nhiều đoạn nhỏ (tr38) Hình 2.7: Teach pendant (tr39) Hình 2.8: Hộp dạy học cho robot CRS, dạng Human scaled robot, [J Mountain] (tr40) Hình 2.9: Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển robot hàn (tr41) Hình 2.10: Ghi nhận thông tin mẫu số xung phản hồi sáu động dẫn động sáu trục-khớp (tr42) Hình 2.11: Dùng công cụ mô (tr43) Hình 2.12: Tập véctơ biến khớp nội suy đưa vào điều khiển tạo xung cấp cho động (tr45) Hình 2.13: Hệ thống điều khiển trợ động [Baldor Electric Co.] (tr48) Hình 2.14: Hệ thống trợ động robot hàn sáu trục, điều khiển máy tính (tr49) Hình 3.1: Minh họa hình thực đường cong không gian (tr51) Hình 3.2: Các đồ thị thành phần biểu diễn đường cong không gian (tr52) Hình 3.3: Đầu hàn chuyển động với mặt phẳng cầu trường (T, B) (tr57) Hình 3.4: Bốn hàm kết nối miền xác định [0, 1] ghép bốn hàm kết nối thành hàm sở miền [0, 4] (Nguồn: Fig 11 & 12, [K M Archer, 1997]) (tr54) Hình 3.5: Lấy mẫu tập vị trí tập hướng khâu cuối điểm rời rạc S(i) biên mối hàn chế độ lập trình tay (tr56) Hình 3.6: Biểu diễn tập sáu số (tr58) Hình 3.7: Các biên mối hàn đồng phẳng (tr60) Hình 3.8: Các biên mối hàn không đồng phẳng (tr62) Hình 3.9: Rãnh hàn kích thước lớn (tr62) Hình 3.10: Biểu diễn không gian thực (tr63) Hình 3.11: Trình tự tính trị sở (tr65) Hình 3.12: Lấy offset theo phương vectơ pháp tuyến kép B (tr66) Hình 3.13: Tạo đường cong chia lưới dọc theo độ dài C(u) (tr67) Hình 3.14: Tạo điểm chia lưới dọc theo p đoạn cong dài (tr68) Hình 3.15: Trình tự hoạch định chuyển động cho robot hàn luận văn (tr68) M46_T_14 = c234(c1px + s1py) + s234pz - c34a2 - c4a3 - a4 M46_T_24 = c1py - s1px M46_T_34 = -s234(c1px + s1py) + c234pz + s34a2 + s4a3 -. M56_C = M56 M56_T = M56_T_11 = c5[(c234(c1nx + s1ny)) + s234nz] - s5(s1nx - c1ny) M56_T_21 = c234nz + s234[-c1nx - s1ny] M56_T_31 = c5[s1nx - c1ny] + s5[c234(c1nx + s1ny) + s234nz] M56_T_12 = c5[c234(c1ox + s1oy) + s234oz] + s5[c1oy - s1oz] M56_T_22 = c234oz + s234[-c1ox - s1oy] M56_T_32 = c5[s1ox - c1oy] + s5[c234(c1ox + s1oy) + s234oz] M56_T_13 = c5[c234(c1ax + s1ay) + s234az] + s5(c1ay - s1ax) M56_T_23 = c234az + s234(-c1ax - s1ay) M56_T_33 = c5(-c1ay + s1ax) + s5[c234(c1ax + s1ay) + s234az] M56_T_14 = c5[c234px + c234s1py + s234pz + c34a2 + c4a3 - a4] + s5[c1py s1px] M56_T_24 = c234pz + s234(-c1px - s1py) - s34a2 + s4a3 M56_T_34 = c5[-c1py + s1px] + s5[c234(c1px + s1py) + s234pz + c34a2 - c4a3 a4] -. Cân phần tử: - 3,3 4,3 M16_C M16_T thu được: θ1 = tan-1 ( [ py ayd6 ]/[ px axd6 ] ) vaø θ1 = θ1 + - 3,3 M46_C M46_T thu được: θ234 = tan-1 ( az/ [ c1ax +s1ay ] ) vaø θ234 = θ234 + - Cân phần tử 1,3 2,3 M46_C M46_T thu được: θ5 = tan-1 ( [ c234(c1ax+s1ay) + s234az ]/[ s1ax-c1ay ] ) vaø θ5 = θ5 + - Từ phần tử 1,4 2,4 M16_C M16_T: GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 89 pxc1+pys1-c234(s5d6+a4) = c2(c3a3+a2) s2(s3a3) pz-s234(s5d6+a4) = c2(s3a3) + s2(c3a3+a2) (1) (2) thu được: θ2 = tan-1 ([ (c3a3+a2)(pz-s234(s5d6+a4)) - s3a3(pxc1+pys1-c234(s5d6+a4)) ]/[ (c3a3+a2)(pxc1+pys1-c234(s5d6+a4)) + s3a3(pz-s234(s5d6+a4)) ]) ; vaø θ2 = θ2 + c3 = [(pxc1+pys1-c234s5d6-c234a4)2 + (pz s234(s5d6+a4))2 a22 a32]/(2.a2.a3) s3 = ± (1-c32)0.5, θ3 = tan-1 (s3/c3) - Có θ234, θ2, θ3 thu được: θ4 θ4 = θ234 - θ2 - θ3 - Từ phần tử 2,1 2,2 M56_C M56_T thu được: θ6 = tan-1 ( [ c234 nz + s234 (-c1 nx - s1 ny) ]/[ c234 oz + s234(-c1 ox - s1 oy) ] ) Cách chọn nghiệm sáu biến di chuyển nhất: Kết θ1, θ2 cho thấy θ1, θ2, θ nhận hai giá trị lệch góc lớn 1800 Dựa vào thực tế chuyển động hàn, nhận thấy dây hàn di chuyển từ điểm đầu đến điểm cuối đường hàn khoảng dịch chuyển tương đối nhỏ > lượng dịch chuyển thay đổi góc véctơ qi đến qi+1 thay đổi Ở chia đoạn đường di chuyển thành p đoạn Tương ứng p đoạn có p+1 véctơ qi , (i = 1, 2, , p+1) so với gốc qHome = [0 0 0 0] q1 = [θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ6 ]1, , qi = [θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ6 ]i, qp+1 = [θ1 θ2 θ3 θ4 θ5 θ6 ]p+1, Có hai nghiệm tương ứng nghiệm (bộ góc nhỏ) nghiệm thứ hai (tập góc lớn) hàm atan (tan-1) công thức tính góc theo hàm Dựa vào tiêu chí lượng dịch chuyển (hành trình) bé (hiệu số tập nghiệm bước sau thứ i+1 bước trước thứ i bé nhất), chọn sáu góc lấy giá trị nhỏ θ1 = atan (py ayd6)/(px GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c axd6), θ234 = atan ( az/ (c1ax +s1ay) ) 90 c3 = [(pxc1+pys1-c234s5d6-c234a4)2 + (pz s234(s5d6+a4))2 a22 a32]/(2a2.a3), s3 = ± (1-c32)0.5, θ3 = atan (s3/c3) θ2 = atan [ (c3a3+a2)( pz s234(s5d6+a4) ) s3a3(pxc1+pys1 c234(s5d6+a4)) ]/ [ (c3a3+a2)(pxc1+pys1 c234s5d6-c234a4) + s3a3(pz s234s5d6 s234a4) ] θ4 = θ234 θ2 θ3 θ5 = atan ( [ c234(c1ax+s1ay) + s234az ]/[ s1ax c1ay ] ) θ6 = atan ( [ c234 nz + s234 ( c1 nx s1 ny) ]/[ c234 oz + s234( c1 ox s1 oy) ] ) Vi phân chuyển động biến khớp θi, i = 1,2, , dθ1 = [ (dpy dayd6)c1 (dpx daxd6)s1 ] / [ (px axd6)c1 + (py ayd6)s1 ] Cân hai phần tử 2,3 M46_C & M46_T: dθ5 = [ (c1ax + s1ay) + c1day s1dax ] / s5 Del_234 = dθ2+dθ3+dθ4 = [ c234.daz s234((c1ay s1ax)dθ1+c1dax+s1day) ]/[ c234(c1ax+s1ay)+s234az ] Cân hai phần tử 2,1 M56_C & M56_T thu phân thức: dθ6 = [ (Del_234)[ c234(c1nx+s1ny) s234nz ] + c234dnz+ s234( (s1nx c1ny)dθ1 c1dnx s1dny ) ]/c6 dθ3 = [ ( pxc1+pys1 c234(s5d6+d4) )( dpxc1+dpys1+(pyc1 pxs1)dθ1 a4s234(dθ2+dθ3+dθ4) ) + ( pz s234(s5d6+a4) )( dpz c234(s5d6+a4)(Del_234) s234.d6c5dθ5 ) ] / [ a2a3s3 ] dθ2 tính theo dθ3 dθ phân thức: dθ2 = [ s2( 2(a3c3+a2)( a3s3dθ3) + 2.a32.s3c3dθ3 ) a3s3dθ3( pz-s234(s5d6+a4) ) + (a3c3+a2)( dpz c234(s5d6+a4)(Del_234) s234.c5d6dθ5 ) (pyc1 pxs1)dθ1 + s234(Del_234)(s5d6+a4) c234.c5d6dθ5 a3s3( c1dpx+s1dpy + ) ( c1px+s1py c234.a3c3dθ3 (s5d6+a4) ) ] / [ c2( (a3c3+a2)^2+(a3s3)^2 ) ] dθ4 = Del_234 dθ2 dθ3 3.2.3 L p trình xây d ng m t s ng hàn Sử dụng tính tính toán mạnh mảng (véctơ hàng, cột, ma trận mảng ô) phần mềm Matlab để tính toán xử lý ma trận, đạo hàm, tính chiều GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 91 dài cung đường cong mẫu khả thuận tiện việc biểu diễn đồ thị minh họa Việc sử dụng phần mềm cần thiết có ý nghóa nhiều giai đoạn thử nghiệm kiểm tra tính hợp lý cách thức giải vấn đề liên quan đến toán Dù Matlab mạnh có khả kết nối với phần cứng thông qua số card chuyên dụng chưa hỗ trợ giao tiếp thông qua phần cứng phổ biến PC C++, Delphi, v.v Do phải cần đến phần mềm cấp trung-cao có khả thực thi nhanh xuất tín hiệu qua phần cứng VC++, C++ Builder (Bordland), Delphi để viết lại toàn chương trình thử nghiệm thành công Sau kết lập trình dựng đường cong B-Spline, đoạn thẳng, chia lưới, nội suy hướng hai hệ tọa độ, GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 92 3.3 ánh giá k t qu nh n xét - Trong mô hình robot sáu bậc tự khảo sát, thiếu điều kiện ban đầu giới hạn góc khớp từ cấu hình robot thực để kiểm tra tập biến khớp giải có vi phạm hay không Ứng với hai trường hợp: - 1: đường biên hàn cong không không gian đơn giản, khe hàn nhỏ hẹp - 2: đường biên hàn đường cong phức tạp bất kỳ, rãnh hàn lớn hơn, Kết tập nghiệm 1, hai đồ thị góc khớp Fig 5, Fig (tr 1) Fig 4, Fig (tr ng h p ng h p 2) ứng với thay đổi nhỏ phù hợp để điều khiển phối hợp đồng thời trục Còn tập nghiệm ứng với w = 20 mm đồ thị hình Fig 4, Fig (tr ng h p 2), θ5 vaø θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 biến thiên lớn đột ngột nhiều điểm trung gian nên kết hàn khó đạt ổn định Điều cho thấy kết đồ thị góc khớp phụ thuộc vào tập điểm liệu lấy mẫu ban đầu Do ta thấy tính trung thực tập điểm liệu mẫu lấy từ đường biên hàn mối hàn thực cần thiết mà phạm vi đề tài chưa có - Trên đồ thị chuyển động vi phân (tập nghiệm 1) Fig (trường hợp 1) & Fig (trường hợp 2) cho thấy tốc độ biên thiên góc khớp θ θ lớn nhiều so với góc khớp θ1, θ3 θ5 θ6 nên vận tốc góc cần điều khiển cho hai khớp quay nhanh nhiều so với khớp 1, 3, 5, GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 93 Ch ng 4: K t lu n h ng tri n khai k t qu nghiên c u 4.1 K t lu n Với đường biên hàn cong không không gian đơn giản khe hàn nhỏ hẹp, chương thực giải pháp cho kết chấp nhận về: - Cách tái lập đường cong mẫu qua điểm mô hình toán B-spline nội suy Với đường biên hàn đường cong phức tạp bất kỳ, rãnh hàn lớn hơn, chương thực giải pháp cho kết phù hợp về: - Cách tái lập đường cong mẫu qua điểm loạt đoạn thẳng nối nhau, dựng điểm hàn đoạn thẳng lệch sử dụng phương véctơ vuông góc với mặt phẳng pháp tuyến - Áp dụng kết Peter I Corke để nội suy hướng hai hệ tọa độ gắn khâu cuối - Giải toán ngược động học theo phương pháp ma trận biến đổi ngược lượng giác cho cấu hình robot hàn cách chọn nghiệm cho kết đồ thị góc-khớp biến thiên nhỏ phù hợp 4.2 H ng tri n khai k t qu nghiên c u vào ng d ng th c t Keát lý thuyết bước đầu chưa thể dùng thực tế đề tài chưa xem xét vấn đề sau: - Mỗi robot hàn có khác cấu hình, kết cấu truyền động đặc biệt bánh hành tinh, bánh sóng (mềm biến dạng), đặc điểm điều khiển sai số hệ dẫn động khác nhau, ảnh hưởng chuyển động theo (không hoàn toàn độc lập) hai ba trục cuối > dẫn đến cần phải kết hợp kết tính toán với hiệu chỉnh thích hợp tiến GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 94 hành lập trình thử robot thực Điều cần thêm kinh nghiệm ứng xử cấu hình chuyển động robot thực kỹ lập trình - Đề tài chưa xem xét, đánh giá sai số phép nội suy mặt tính toán - Chưa xét vấn đề đáp ứng tốc độ hàn cho trước vấn đề liên quan nhiều đến khả đáp ứng hệ điều khiển-động cơ-bộ truyền-khâu khí Về việc áp dụng vào thực tế cho hàn chi tiết dạng ống, chi tiết dạng vỏ, cần xem xét có thỏa điều kiện về: - Yêu cầu kỹ thuật: tính xác, tính bền mối hàn thực robot tốc độ hàn trung bình, không chậm so với hàn tay - Còn việc xem xét tính hiệu tối ưu cần phải so sánh kết hàn thực tế mức độ xác, tính thẩm mỹ mối hàn robot so với hàn tay để hiệu chỉnh Về hướng nghiên cứu thêm: - Nghiên cứu cách giải thử nghiệm, so sánh để chọn cách giải hiệu nhất; tối ưu hóa tốc độ tính toán điều khiển để có kết tốc độ hàn nhanh xác > điều mà sở sản xuất cần - Khi hệ chương trình lớn phức tạp hàn đa dạng chủng loại chi tiết, cần xây dựng ứng dụng giao diện đồ họa điều khiển độc lập VC++ kết hợp tính toán matlab phần mềm VC++ Các liệu kết xuất thành file để nhập vào môi trường phần mềm VC++, VC++ thích hợp cho việc xuất tín hiệu điều khiển giao tiếp với phần cứng với tốc độ cao Ngoài phải quan tâm đến cách tổ chức liệu để lập liệu cho quỹ đạo công nghệ hàn, thông số hình học rãnh hàn, mẫu đường hàn trao đổi liệu hai phần mềm GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 95 Ph l c GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alexander Belyaev, Plane and Space Curves Curvature Curvature-based Features, p1-11 http://www.mpi-sb.mpg.de/~belyaev/gm04) [2] Anshuman Razdan, Knot Placement for B-Spline Curve Approximation, p1-32 Technical Director, PRISM, Arizona State Uni., Tempe AZ 85287-5106, 22/12/1999 [3] Ali Keyhani, Motor Drive, slide 1-26 [4] Baldor Electric Co., Servo Control Facts, p1-24 A handbook explaining the basics of motion [5] Bùi Quý Lực, Hệ thống điều khiển số công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 06/2004 [6] Chiew-Lan Tai (1), Shi-Min Hu (2), Qi-Xing Huang (2), Approximate Merging of B-spline Curves via Knot Adjustment and Constrained Optimization, p1-7 (1) Dep of Computer Science (CSc), The H.Kong Uni of Science and Technology (Sc & Tech.), H.Kong & (2) Dep of CSc and Tech., Tsinghua Uni., Beijing, China, 30/09/2002 [7] Đoàn Thị Minh Trinh, Công nghệ CAD/CAM, phần CAD, NXB Khoa học kỹ thuật, 12/1998 [8] Elke Laubwald, Servo Control System 1: DC servomechanisms, p1-7 Controlsystem-principles.co.uk 25/09/2002 [9] Francis N Nagy, Andras Siegler, Engineering Foundations of Robotics, Chapter 7: Servo-system for Robot Control, p219-256 Uni of Salford, U.K & Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary Prentice Hall International, 1987 [10] Francis S Hill, Jr , Computer Graphics, p1-754 Dep of Electrical and Computer Eng., Uni of Massachusetts, Macmillan Publishing Co., New York, 1990 [11] F L Lewis, C T Abdallah, D M Dawson, Control of Robot Manipulators, p1 © 1993 by Macmillan Publishing Co GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 97 [12] F M Wahl and U Thomas, Robot Programming - From Simple Moves to Complex Robot Tasks, p1-16 Institute for Robotics and Process Control, Technical Uni of Braunschweig [13] Gabriel Lugo, Differential Geometry in Physics, p1- Dep of Mathematical Sciences, Uni of North Carolina at Wilmington, © 1995, 1998 [14] George Ellis, Jens Ohno Krah, Observer-based Resolver Conversion in Industrial Servo Systems, p1-6 Kollmorgen, A Danaher Motion Co., USA & Kollmorgen Seidel, Germany [15] Gerardo Francisco Torres del Castillo, Spinor Formulation of the Differential Geometry of Curves, p1-8 Guadalupe Sánchez Barrales, Universidad Autónoma de Puebla, México [16] Gershon Elber, In Kwon Lee, and Myung-Soo Kim, Comparing Offset Curve Approximation Methods, IEEE CGs and Application, 05-07/1997, 0272- 1716/97/$10.00 © 1997 IEEE [17] Gilbert Weinstein, Elementary Differential Geometry, p1- Lec Notes [18] Haõng ACS Tech80, SpiiPlus (Servo processor ii plus) Training Class, slide 1-43 [19] Haõng Andantex, Standard Elements for Servo Systems, p1-90, USA [20] Henrik John Andersen, Sensor Based Robotic Laser Welding, PhD thesis, p1183 Dep of Production, Aalborg Uni., Denmark, 01/2001 [21] Huaiping Yanga, Wenping Wanga, Jiaguang Sun, Control Point Adjustment for B-spline Curve Approximation, p1-14 The Uni of Hong Kong & Tsinghua Uni., Beijing, China [22] James E Bobrow, Optimal Robot Path Planning Using the Minimum-Time Criterion, p1- 1988 [23] Jeffrey Mountain, MENG 4324 - CAM - Assignment #7 Industrial Robot Programming, p 31-47 [24] Jindong Tan & Ning Xi, Yuechao Wang, Integrated Task Planning and Control for Mobile Manipulators, p1-18 Dep of Electrical and Computer Eng., Michigan GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 98 Technological Uni., USA & Dep of Electrical and Computer Eng., Michigan State Uni., USA & Shenyang Inst of Automation, Chinese Academy of Science [25] John Fisher, John Lowther & ChingKuang Shene, Curve and Surface Interpolation and Approximation: Knowledge Unit and Software Tool, p1-5 Michigan Tech Uni., Houghton, ITiCSE 2004 28-30, 2004, Leed, U.K [26] John W Peterson, Arc Length Parameterization of Spline Curves, p1-11 Taligent, Inc, USA [27] J Noberto Pires, T Godinho, P Ferreira, CAD Interface for Automatic Robot Welding Programming, p1-6 Uni of Coimbra & San Joseù SA Lisboa & ME Institute, Coimbra, Portugal [28] Katrina Marie Archer, Craniofacial Reconstruction Using Hierarchical B-Spline Interpolation, Master Thesis, The Uni of Bristish Columbia, © 1997 [29] Kenneth I Joy, Quadratic Uniform B-Spline Curve Refinement, p1-5; , Definition of a B-spline Curve, p1-2; The Uniform B-spline Blending Functions, p18; The DeBoor-Cox Calculation, p1-8 Visualization and Graphics Research Group, Dep of CSc, Uni of California, Davis © 1996 2000 [30] Không ghi tên (?), Ae4375-6380 Matlab B-Spline Curve Design, p1-3 Georgia Inst of Technology, School of Aerospace Eng., Spring 2004 ?, Arc Length of Parametric Curves; ?, 11.2 Tangents to Parametric Curves, p1-3; ?, 1.2 Arclength, p1-5 ?, Chapter 1, Beùzier Curves and Splines, p1-18 ?, Math3700, Chapter 1: Differential Geometry of Curves, p1-16 ?, B-Spline Curves and Surfaces, p1-4; ?, Curves and Surfaces, p1-14 [32] Kunwoo Lee, Principles of CAD/CAM/CAE Systems, p1-582 Addison-Wesley, 1999 [33] K S Fu, R C Gonzalez, C S G Lee, Robotics: Control, Sensing, Vision, and Intelligence, © 1987 by McGraw Hill, Inc [34] Lakshmi N Srinivasan, Q Jeffrey Ge, Fine Tuning of Rational B-Splines Motions, p1-10 Dep of ME, State Uni of New York Proceedings of DETC 97, 1997 ASME Design Eng Technical Conferences, Sep 14-17, 1997, Sacramento, California GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 99 [35] Magnus Egerstedt, Clyde F Martin, Optimal Trajectory Planning and Smoothing Splines, p1-8 Div of Eng & Applied Sciences, Harvard Uni., Cambridge & Dep of Mathematics and Statistics, Texas Tech Uni., Lubbock, USA [36] Magnus Olsson, Simulation and Execution of Autonomous Robot Systems, PhD thesis, p1-112 Div of Robotics, Dep of ME, Lund Uni., 2002 [36] Mark D Bloomenthal, Error Bounded Approximate Reparametrization of Nonuniform rational B-spline Curves, p1-121, Master thesis, Dep of CSc, The Uni of Utah, August 1999 [37] Michael Unser, Splines: A Perfect Fit for Medical Imaging, p1-12 Biomedical Imaging Group, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL), Switzerland, 23-28 February 2002 [38] Mikael Ericsson, Simulation of robotic TIG-welding, PhD thesis, p1-106 Dep of Technology, Uni of Trollhattan/Uddevalla, Sweden & 2003 [39] Mikael Fridenfalk, Development of Intelligent Robot Systems based on Sensor Control, PhD thesis, p1-233 Division of Robotics, Dep of ME, Lund Institute of Technology, Lund Uni., Sweden, 11/04/2003 [40] Morten Strandberg, Robot Path Planning: An Object-Oriented Approach, p1254 PhD thesis, Automatic Control Dep of Signals, Sensors and Systems, Royal Institute of Technology (KTH), Sweden [41] M Gross, Mark Pauly, Surface Representations and Geometric Modeling: BSpline Curves, p1-2 [42] Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Phúc Hải, Máy điện thiết bị tự động, Chương 12, p144-156, NXB Giáo dục, 09/1999 [43] N Collier, A Kaw, G Fisher, Comparing Polynomial Interpolation and Spline Interpolation, p1-5 25/06/2002 [44] N Collier, A Kaw, J Paul, M Keteltas, Finding the Shortest but Smooth Path for the Path of a Robot, p1-6 Uni of South Florida, © 2003 GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 100 [45] N M Patrikalakis, Computational Geometry: 13 Offset of Parametric Curves and Surfaces, Lec 13, p1-23; Blending Surfaces, Lec 9, p1-24 Cambridge, © 2003 MIT, USA [46] Peter I Corke, Robotics Toolbox for Matlab, Release 3, 4, 6, p1-87, p1-89, p1-6 & p1-81, p1-24, Download gzip d tar or ZIP format © CSIRO Manufacturing Sc & Tech., Australia, 04/2001 [47] Peter M Cao, Motion Control Systems Development for Bearcat II, Master thesis, p1-92 Dep of Mechanical, Industrial, Nuclear Eng., Uni of Cincinnati [48] P J Narayanan, CS3500 CGs: Module on Representation of Primitives, p1-48 26/02/ 2004 [49] Ratheesh Rajan, B.Tech, Foundation Studies for an Alternate Approach to Motion Planning of Dynamic Systems, p1-156 Master thesis, The Uni of Texas at Austin, Dec 2001 [50] Reskoù Barna, Optical Motion Tracking for Industrial Robot Programming, p1 Master Thesis, Budapest, Hungary, 14/05/2004 [51] Saeed B Niku, Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications, p1349 © 2001 Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458 [52] Shimon Y Nof, Handbook of Industrial Robots, p1-1348 John Wiley & Sons, Inc, 1999 [53] Shoichiro Nakamura, Numerical Analysis and Graphic Visualization with Matlab, p1- 477 The Ohio State Uni., ©1996 Prentice Hall PTR [54] Soren Larson, J Kjellander, Implementation of NURBS Curves into the VARKON CAD System, p1-52 No:8, Orebro Uni., Sweden, July 14, 2003 [55] Takashi Yamaguchi, Guoxiao Guo, Introduction to Hard Disk Drive Servo System - Fundamentals and Frontiers of Hard Disk Servo Systems, p5-8 Data Storage Systems Div., Hitachi, Ltd., Japan & Data Storage Institute, Singapore [56] Tet Toe, Tang Van To, Curve Matching by using B-spline Curves, p1-4 Faculty of Eng., Assumption Uni., Thailand & Faculty of Sc & Tech., Assumption Uni., Huamark GVHD: PGS TS Lê Hoài Qu c 101 [57] FH Darmstadt, Trajectory Generation and Robot Programming, p1-50 Summer term 2000, Germany [58] Tr Đức Tuấn, Tr Ng Dân, Công nghệ hàn hồ quang, NXB TPHCM, 2003 [59] Trần Sum, Giáo trình Kỹ thuật điều khiển tự động, p1-263 NXB GTVT, 12/1999 [60] Tự động hóa ngày nay: T67-69, 03/2004; t52-55, 04/2004; t23, 05/2004; t63, 08/2004; t54, 09/2004; t63-65, 10/2004 [61] Y Shen, K Huper, Optimal Joint Trajectory Planning for Manipulator Robot Performing Constrained Motion Tasks, p1-8 Dep of Info Eng., Australian Nat Uni., & Nat ICT Aus Limited, Australia [62] Y Li, Student Mem & R Horowitz, Mechatronics of Electrostatic Microactuators for Computer Disk Drive Dual-Stage Servo Systems, p1-11 IEEE/ASME Trans on Mechatronics, Vol 6, no 2+, June 2001 GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 102 TÓM TẮT LÝ L CH TRÍCH NGANG Họ tên: Hoàng Công Ngày, tháng, năm sinh: 02/01/1979 Nơi sinh: TP Nha Trang Địa liên lạc: - 100/28/7 Thiên Phước, Phường 9, Quận Tân Bình, TP Hồ Chí Minh - Điện thoại: (08) 8656 601 - Di độn g: 0989 298 550 - Email: cadhc@yahoo.com • QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: - 1997 2002: Sinh viên trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh - 2003 2005: Học viên cao học khóa 14 trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh • QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: - 2002 nay: Giảng viên khoa Cơ khí, trường ĐHDL Công nghệ Sài gòn, 180 Cao Lỗ, Phường 4, Quận GVHD: PGS TS Lê Hồi Qu c 103 ... ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG VÀ LẬP TRÌNH QUỸ ĐẠO CÔNG NGHỆ CHO ROBOT HÀN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Trình bày tổng quan công nghệ hàn, robot hàn - Phương thức lập trình quỹ đạo chuyển... phương pháp nghiên cứu 1.4 Quỹ đạo công nghệ trình hàn hồ quang Chương 2: Phương thức lập trình quỹ đạo chuyển động cho robot 2.1 Bài toán động học hoạch định chuyển động cho robot 2.2 Lập trình quỹ. .. cách làm gọi lập trình quỹ đạo cho robot Có hai dạng lập trình quỹ đạo lập trình trực tuyến (on-line programming) lập trình ngoại tuyến (off-line programming) 2.2.1 L p trình tr c n Lập trình trực