基于VC管件切割离线编程系统设计与实现-软件工程专业论文.docxVIP

1 绪论 随着计算机技术的迅速发展和应用的普及，虚拟制造与仿真技术已广泛的应用 于制造业的各个阶段中。管件切割作为一种加工的手段在制造业中起到越来越重要 的作用，特别是在高精度和高硬度管件的加工中表现的更为突出。从我国目前的发 展趋势上看，在 21 世纪的第一个五年发展规划里已经确定要加快基础设施、能源、 交通等领域的发展步伐，必然使钢材用量和加工量增加。随着新产品，新技术，新 工艺的广泛应用，智能化管件精密切割将成为今后管材切割行业的发展趋势。 完全依靠人工实现的管件切割因为数据量大，计算的错误等导致生产制造效率 的低下。随着计算机软件技术的日益发展，计算机硬件水平的不断提高，人们在生 产生活中越来越多的在使用这计算机提供的计算能力为实际生产带来生产效率的提 高。大型的软件管理系统能够让用户对文件、数据的管理更加高效，监控软件系统 给云台控制带来极大的方便，办公自动化软件使文档的编写打印不再复杂。众多的 实际应用证明了计算机能够很好为生产带来效率的提高。那么对于这个机器人管件 切割系统也希望能够借助计算机软件提供的技术让切割的精度更准，自动化的程度 更高，生产效率得到极大的提升。 1.1 课题研究的背景 本课题是机械学院的科研项目。在项目中，需要结合软件工程的学科知识，设 计机器人切割的算法，开发出一套具有实际应用价值的软件。 该项目的名称是“工业机器人自动管件切割离线编程系统”。在我国，工业机器 人管件切割系统广泛应用于工业机器人领域，这个项目的目的就是提供可根据用户 输入的切割管件参数，自动生成机器人的离线编程程序[1]。 在这个课题研究过程中，切割的实现算法由机械学院的老师设计并封装成可以 调用的可编程接口。仅仅有切割的算法并不能有实际的应用，还需要有适当的软件 构架以及友好的交互界面才能供给普通的用户使用。这样机器人切割的算法才能在 计算机平台上有实际的应用，才能在生产制造领域为工程师的设计和分析提供有力 的帮助。 所以，这个项目背景就是结合机械学科和软件学科优势，运用软件工程的开发 思想，设计出一套具有实用性，易用性，良好的可扩展性的软件，软件功能中融合 机械学科的切割算法，将算法以输入数据，调用算法，输出结果的方式供用户使用， 最终开发出一套有实际应用价值的商业软件。 1.2 课题研究的目的及意义 该课题的目标是开发出一套具备实用性和良好的扩展性的软件，结合设计的机 器人切割算法，将其中的各项功能适当的集成在软件的各个模块中，供用户选择调 用。并设计良好的接口，方便将来的软件功能的扩展。 该课题是为了能够高质量的完成联合申请的江苏省科技成果转化专项资金项目 “焊接机器人成套设备”课题（BA2007058），实现“焊接机器人成套装备”产业化目标。 结合企业实际需求，以带坡口管件马鞍形曲面切割为背景，开发出一套机器人管件 切割离线编程系统软件。给用户提供友好的交互界面，为实际应用带来更高的精确 度，降低对操作人员专业技术的要求，使得工业设计的生产效率得到最大的提高[2]。 在我国管件切割技术广泛的应用于国民经济的各个行业，包括需要钢管焊接结 构件的军事、机械、船舶、建筑等行业，此外在在生产制造的的许多工业设备中也 有大规模的使用，例如冶金设备、介质输送系统等管焊接结构。 离线编程技术的出现为上述应用提供了解决方案。机器人离线编程技术利用计 算机图像学研究成果，建立起机器人及其工作环境的模型。利用一些切割算法通过 对图形的控制及操作，在不使用机器人的情况下模拟出切割的结果[3]。 该离线编程系统应用于工业机器人领域，可根据用户提供的切割管件参数，自 动生成机器人的离线编程程序，比传统的在线示教精度更高，自动化程度更高，对 操作人员的技术要求更低。 因此，该课题若能够取得阶段性的成功，必定会使生产效率得到大幅的提高， 从而推动我国管件切割研究领域的发展。 1.3 国内外研究现状 管材相贯切割是焊接的首道工序，切割断面质量的高低、切割效率及材料利用 率的大小都影响着焊接产品的质量，同时也决定了生产的成本。因此切割是焊接生 产的重要工艺。 我国数控管件切割从 20 世纪 70 年代起步，虽然在很长的一段时间内我国的管 件切割技术一直都是处于落后的状态，但在最近几年却有了较大的发展，现在我国 的管件切割技术已经发展为用微机控制，相关的生产厂家也在逐年增加。国内切割 机行业经过多年的发展，研究成果的切割的专业技术有了很大的改进，现在已经基 本满足了国内不同用户的需求，甚至还有部分产品出口。 根据我国当前工业生产的发展现状，机器人切割离线编程技术和仿真技术已经 被列为最受重视的技术之一。目前在我国已经有一些工厂希望能够由机器人完成更 多的新工件的切割任务。 在国外，早在 70 年代末期就开始了对机器人离线切割编程技术的研究。早期