鋼結構復雜節(jié)點自動裝配系統(tǒng)設計.pdf

1、目前各種新型鋼結構建筑和設施層出不窮,隨著審美觀念的提高,新設計理念和方法的運用、以及計算機軟硬件的更新使鋼結構設計的形狀日益復雜,鋼結構節(jié)點變得越來越復雜,對節(jié)點的裝配精度、結構強度等要求也越來越高,傳統(tǒng)的節(jié)點加工與裝配方法已越來越不適應這些要求。因此,有必要從工程實際出發(fā),運用現(xiàn)代設計理念與手段探索新的節(jié)點生產(chǎn)方式,直至研制新的節(jié)點自動裝配系統(tǒng)。
　　本文主要以某工程項目中的空間鋼結構節(jié)點為研究對象,以提高節(jié)點裝配精度、節(jié)省資

2、源、降低能耗為目的,開發(fā)一套鋼結構復雜節(jié)點自動裝配系統(tǒng)的過程。
　　首先綜述了國內(nèi)外鋼結構節(jié)點的研究現(xiàn)狀及其裝配技術的應用現(xiàn)狀。以某工程項目中的空間鋼結構節(jié)點為例,分析該節(jié)點的構形特點,并結合實際工程需求,確定了鋼結構復雜節(jié)點自動裝配系統(tǒng)的總體方案和技術指標,提出了用現(xiàn)代設計手段從機械結構、控制算法、控制系統(tǒng)硬件和軟件四個方面進行具體設計的要求。
　　其次,從自動裝配系統(tǒng)的結構和功能需求出發(fā),建立算法數(shù)學模型,依據(jù)各運動機構

3、的自由度特征和坐標轉(zhuǎn)換關系,轉(zhuǎn)化為用矩陣運算的數(shù)學表達公式,通過編程實現(xiàn)解算和驗證。其中,在節(jié)點工位的位姿變化算法中,數(shù)學模型的建立是基于實際運動機構的機械參數(shù)和節(jié)點模型的特征數(shù)據(jù)。根據(jù)具體使用工況,提出了控制系統(tǒng)的總體方案,確定了PLC控制器、文本顯示器、伺服驅(qū)動器、伺服電機及電氣控制柜等硬件部分的選型和設計,制作了控制柜。在控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)中,主要通過分解系統(tǒng)的功能流程,對PLC的脈沖寄存器賦值、原點設定、電機啟動到工作位置、電機

4、暫停、電機從工作位置返回至原點進行具體模塊化分析和設計,并對文本顯示器進行程序設計,完成了軟件系統(tǒng)的開發(fā)。
　　論文最后闡述了自動裝配機樣機裝調(diào)及系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)情況,制定了自動裝配精度試驗方案;對裝配系統(tǒng)進行了精度測量試驗,將實際裝配節(jié)點與三維模型節(jié)點模型進行多組相關參數(shù)的對比,分析試驗數(shù)據(jù),結果顯示了該自動裝配系統(tǒng)具有較理想的裝配精度。此外,作者對節(jié)點裝配出現(xiàn)誤差的可能性進行分析,對后續(xù)研究工作進行了展望。本文成果將大大促進空