陈更明[1]2018年在《多切割平台叁维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发》文中指出针对叁维钣金件激光切割对于虚拟制造的需求以及目前激光切割虚拟制造系统的不足,本论文以龙门式五轴机床、立式六轴机器人和倒置式六轴机器人切割平台为样本,研究并开发多切割平台叁维钣金件激光切割虚拟制造系统,包括虚拟制造加工场景叁维可视化、基于刀位点数据的机床运动学计算和激光切割工艺体现及加工代码输出。配置节点顺序,实现虚拟加工场景搭建。建立D-H运动坐标系,实现机床运动学计算和机床运动仿真。建立切割工艺问题处理流程,实现切割工艺体现。通过计算刀位点和加工代码数据转换关系式,实现对应切割平台加工代码的输出。本文的研究内容主要有以下叁个方面:(1)基于实际叁维钣金件激光切割场景的虚拟映射,设计了一套模型划分与场景搭建方案,提出一种普适的模型导入方法以及机床运动模型建立方式,完整地将实际加工场景体现在虚拟制造环境中。同时基于Nurbs曲线模拟非垂直侧壁的切缝形貌特征,进而模拟出切缝形貌,实现激光切割材料去除过程的模拟。(2)针对不同切割平台的运动结构和运动特征,根据各平台对应的D-H坐标系,建立基于刀位点数据的机床运动学计算模型,将计算结果输入运动模型实现各切割平台机床的运动仿真。(3)针对叁维激光切割中出现的工艺缺陷、干涉碰撞、尖角过烧等工艺问题设计一套处理流程并根据各工艺处理流程实现切割工艺仿真体现。根据各切割平台刀位点和加工代码数据转换计算式,计算输出对应加工代码。本文提出了以运动属性以及运动从属关系为分类依据的激光切割加工场景模型的归纳方法。通过这种方法能够快速、准确地搭建虚拟加工场景并建立机床运动模型。此外,实现了激光切割材料去除过程的仿真,并对一些切割工艺问题进行体现。系统的开发采用模块化方式,使系统具备可移植性和通用性。
丁俊勇[2]2003年在《基于激光切割的虚拟制造系统的研究》文中研究表明传统的切割方式效率低下、工作环境恶劣。本文首先通过对虚拟制造技术的分析，提出了基于激光切割的虚拟制造系统LCVMS；其次，在对系统的功能性进行详细分析的基础上，建立了系统的基于J2EE平台的叁层分布式体系结构，依次是客户层、EJB层、数据层；再次，对应于系统体系结构的各个逻辑层，采用组件化的技术将系统的功能组件化，并设计了系统各功能组件的部署方案。具体讲：客户层包括两个用户界面组件，一个切割图形的编辑界面组件，一个系统管理员的管理界面组件；EJB层是系统的核心功能集，采用了J2EE平台的分布式组件技术EJB，包括一个切割路径优化的组件、一个数控代码自动生成的组件、叁个对后台数据库进行访问的实体EJB组件；数据层是系统资源的持久存储，包括一个会员资料信息的表、一个系统使用信息的表、一个系统工艺参数的表。最后，在分别对每一个组件的功能进行描述的基础上，采用软件工程里的对象建模技术UML详细设计了每一个组件。
王劲松[3]2006年在《基于VERICUT的激光加工技术研究》文中指出以信息集成为核心的先进制造技术不断的向更高水平发展，虚拟制造(VM, Virtual Manufacturing)技术引起了人们的广泛关注，很快在科技界和企业界成为研究的热点之一。激光切割以其切割范围广、速度高、切缝窄、热影响区小、加工柔性好等优点而广泛应用于各种加工领域，是激光加工中发展最为成熟的技术。把激光加工技术中应用广泛的切割加工作为虚拟制造的对象，将制造业的激光加工和虚拟制造结合在一起，具有一定的创新性。它涉及到数控加工技术、激光作用理论、计算机辅助设计及制造(CAD／CAM)和建模与仿真技术，对该问题的研究具有重要的意义。 (1) 介绍虚拟制造和激光切割技术的背景、定义、特点、应用及其国内外的发展现状，论述选题的背景、意义和解决的问题。 (2) 以LMT-5040激光数控机床为实体模型，利用VERICUT仿真系统对激光切割虚拟机床进行建模，构建激光切割的虚拟制造加工环境，建立了虚拟激光束“刀具”同激光切口宽度的对应关系，为实现激光加工的虚拟制造搭建接口。 (3) 针对虚拟加工激光束“刀具”同切口宽度的对应关系，进行了激光加工切口宽度的理论计算预测和试验研究工作。探讨了激光与材料的相互作用，对激光切割过程中的能量分析，通过简化类型，建立了切口宽度的计算预测公式，对切口宽度进行了计算预测；以不锈钢材料进行激光加工试验研究，确定激光加工的工艺参数，通过试验获取了不同激光加工参数与切口宽度的关系，详细研究激光加工工艺参数(包括激光功率、激光加工速度等)对加工切割质量的影响，并通过切割试验切口质量对比获取激光切割0.5mm厚不锈钢1Cr18Ni9Ti的最佳加工工艺参数组(v=80mm／min，P=80～100W，辅助气体为压缩空气，气压为0.5Mpa)，并将切口宽度的计算值与试验值进行对比，分析存在误差的原因，在最佳工艺参数组内对计算值进行参数修正，获取修正后的切口宽度计算公式。 (4) 探讨了激光切割不锈钢薄板的工艺制定，利用CAXA进行数控编程，在虚拟机床进行加工，反映现实的加工环境和加工过程，对虚拟加工的工件进行质量评估，对工件进行过切和欠切检查，对虚拟工件进行加工尺寸的测量，并对存在误差的尺寸进行修正。对工件进行实际切割，减少了大量试验和试切的成本，生产周期缩短，精度大大提高。 最后对整体论文工作进行总结，并进一步对今后激光加工技术的发展进行了展望，本文所作的工作说明了激光加工虚拟制造技术的可行性和可靠性，切实能为实际生产加工提供指导和帮助。
石尚锋[4]2008年在《高速激光切割机床数控系统研究》文中研究指明激光切割是一种新兴的热切割方式,具有高精度、高效率、低污染等优点,已经成为热切割技术的发展热点之一。为了满足激光切割装备的自动化、高精密化和控制方式数字化等要求,实现高速激光切割机床数控系统的国产化。本文在上海市科委光科技重大专项项目支持下,研究与开发了具有自主知识产权的高速激光切割机床数控系统,以满足我国激光切割技术的发展要求。本文在通过分析嵌入式激光切割机数控系统基本功能模块的基础上,采用了基于RT-Linux和ServoWorks的开放式数控系统平台,对切割机数控系统的硬件结构和软件进行了设计,并对系统进行了多任务调度分析和数据转换分析,为切割机数控系统各功能模块协调、高效工作奠定了良好的基础。探讨了激光加工参数对切割质量的影响,分析了切口的能量分布模型,根据切割过程中的能量平衡方程建立了功率密度最佳化的功率-速度匹配模型,开发了数控系统的激光功率控制模块,将激光功率自适应控制功能集成到激光切割数控系统上。描述了高速数控激光切割机床的结构,介绍了高速激光切割机床飞行横梁机构在运动过程中的变形情况,分析飞行横梁在不同情况下所产生的变形,根据分析得到的结论,提出了基于动力学的数控系统抑制变形的方法,达到了减小高速切割时飞行横梁变形的目的。设计了高速数控切割机床控制和辅助电路,并通过实际的激光切割实验对高速激光机床的数控系统功能进行了验证。最后,对课题研究内容进行了总结与展望,希望可以对激光切割数控系统的深入研究与开发提供一定的借鉴作用。
董健腾[5]2016年在《集成电路封装虚拟制造教学系统设计》文中研究说明作为世界第一大电子信息产品的制造国,中国正处在电子工业蓬勃发展的时代。世界许多着名的电子技术公司把大量一级、二级封装转入我国生产,推动了我国封装技术的发展。目前,IC封装材料及封装技术的开发和研究越来越受到重视,很多学校也开设了这一专业课程或学科方向。与产业迫切需要人才的背景相对的则是,很多高校尤其是大中专院校在培养此类人才方面存在教学困境。这是由于封装制程所涉及的技术多样,工艺、设备繁多,而且学生难以接触到昂贵的生产线,对书本上的知识缺乏直观感受。本文针对此教学困境,基于虚拟制造技术设计了教学软件,在集成电路封装制程方面辅助教学,这是国内首次尝试在IC封装教学领域采用虚拟制造技术进行研究。本文的主要研究内容从IC封装教学内容研究、虚拟现实技术应用研究、软件设计与实现研究叁个层面入手。第一,在参考大量集成电路封装相关文献和书籍的基础上,通过系统性提炼和归纳,将教学系统软件内容整体上分为IC封装类型、IC封装方法、IC封装工艺、IC封装设备四个方面,提出了集成电路封装技术的专家规则库。第二,采用虚拟现实技术系统地开发集成电路封装制造教学系统,用交互式叁维动画和专家规则库的形式来进行教学和考评,让学生清楚地了解集成电路封装知识。专家规则库包括：工艺方法选择、设备参数优化设置和设备操作方法步骤。第叁,程序开发上,完成了集成电路封装虚拟制造教学系统软件设计,主要包括：IC封装方法、IC封装工艺、IC封装设备和考评系统。IC封装设备包括：贴膜机；切割机(激光、机械);芯片安装(粘晶机、点胶器);芯片焊接(金丝球焊机、超声楔焊机、载带键合机、倒装焊接机、粘贴焊接机)；封胶机；引线电镀线；切筋成形机；测试分选机。为了方便后续工作和软件升级,在数据库连接、视频播放、控件使用方面,设计了对应的类来封装相应的功能函数,此外也对界面进行了优化。本课题采用SQL Server及3dsMax为开发工具来完成上述软件设计和动画的制作的工作。通过本软件所建立的友好的界面和虚拟体验的实现来辅助教学,让大中专院校相应专业的学生没有经过生产现场也能对生产过程有形象的了解,大大提高教学效果。目前,本文所设计的软件在结合其他软件模块的基础上,已在杭州电子科技大学、北方工业大学、常州职业信息技术学院、南京职业信息技术学院等数所院校投入使用。
项军伟[6]2012年在《基于VR的六轴机器人激光切割平台研究与实现》文中提出激光切割技术是激光加工中最重要的一项应用技术之一，在激光加工行业中应用最早、使用最广泛，具有高速、高柔性、高精度等特点。但是，激光切割技术应用的投入成本也很高，既包括前期高昂的设备投入，也包括后面从业人员高成本的培训，如利用实际使用的设备进行培训将会大大增加成本和风险。虚拟现实技术(VR)具有沉浸性、交互性等特点，主要分为桌面式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。本文把激光切割技术和虚拟现实技术相结合，建立一个桌面式的虚拟叁维激光切割平台，既可用于激光切割从业人员的教学培训，也有助于激光切割技术的研究，在一定程度上能推进激光切割技术的应用，使其更好的服务于社会生产。文章介绍了国内外有关叁维激光切割技术和虚拟现实技术的发展概况；利用OpenGL在Visual C++平台下重构Pro/E中构建的机器人等叁维几何模型并通过求解机器人正向、逆向运动学解实现机器人在虚拟环境下的运动仿真；研究并解决虚拟切割过程中涉及的一些关键问题，如叁维空间切割轨迹曲线自动提取、切割轨迹上各顶点法矢量计算、切割过程中激光头轴线与顶点法矢重合的动态调整；实现利用粒子系统对切割过程中产生的火花进行模拟，详细分析了火花粒子的粒子源、粒子生命周期及粒子运动特性等属性的动态变化特点并予以编程实现；利用激光切割的整体控制算法并结合OpenGL光照、材质、双缓存技术等实现六轴机器人叁维激光切割虚拟仿真。本平台比较真实的实现了六轴机器人叁维激光切割的虚拟仿真，能在运行过程中进行实时的交互操作，具有良好的交互性和实时性。同时，该平台也为课题的下一步研究工作奠定了基础。
王芳[7]2014年在《周期与事件双驱动下的虚拟单元动态构建问题研究》文中认为随着产品生命周期的不断缩短、产品品种的持续增加以及市场个性化要求的逐步提高，使得制造企业面临着严峻的考验。在这种动态变化的环境下，如何快速的反应动态变化的市场需求已经成为企业立于不败之地的关键。虚拟单元制造系统VCMS（Virtual Cellular Manufacturing System）是一种兼顾生产柔性和效率提高的生产创新方式之一，并逐渐成为实现多品种、小批量生产方式的有效途径。单元构建是单元实施的第一步，单元构建问题对企业能否及时响应顾客的需求起着决定性的作用。在不断变化的市场需求环境中，虚拟制造单元可以根据不同产品的需求，当任务积累到一定数量而周期性的创建虚拟单元，即某一阶段的单元构建可能并不适合下一阶段，因此有必要对单元内部配置随时进行重构。但针对制造系统中经常会有订单变化等扰动情况，当新订单出现时，原有工件一般都已配置好制造资源进行加工，在不扰动原有任务的前提下，新任务如何迅速地得到加工，也是亟待解决的问题。本文以离散型企业实施虚拟单元生产方式作为研究的背景，在对虚拟单元生产方式的研究现状上，特别是对单元构建问题进行了深入分析之后，着重研究了单元构建的动态性方面存在的问题。研究了市场需求不断变化情况下虚拟生产单元内部配置可调整的多周期动态构建问题，构建了相应的系统重构规划模型。模型设计中，考虑了动态需求、设备能力、操作顺序、负荷平衡、加工路径选择以及批量设置问题，目标是最小化操作成本、原材料移动成本、库存持有成本和生产准备成本之和，建立了相应的混合整数规划模型。针对离散型企业生产过程中经常会出现订单变化等扰动情况，研究了新订单插入的虚拟单元动态构建问题，建立了最大化零件加工路线间相似系数之和以及设备间负荷平衡、加工成本最小的多目标数学规划模型，提出了加入灾变算子的协同多目标优化进化算法求解该规划模型，并通过新工件与现有虚拟单元的相似性判断准则，使得新工件尽快得到加工，同时使制造资源得到优化。为了验证虚拟单元生产方式在离散型企业制造系统的应用，本文结合某造船企业的实际情况，说明了虚拟单元生产方式下的动态构建问题，提出了虚拟单元动态重构方案，对改善前后的效果进行了对比，结果显示本文研究方案的可行性及有效性。
刘晨[8]2017年在《六轴机器人激光切割汽车覆盖件VR系统研究》文中提出随着国家新一轮工业产业计划的提出以及新型能源的改进突破,汽车行业经过短暂低迷之后迎来了新的突破。叁维激光切割技术是汽车行业生产过程中一项最主要的应用技术,广泛应用于新车型开发的样车制造及车身零部件小批量生产。但是激光切割技术与其他技术相比其投入相对较高,因此如果在操作人员方案布置以及前期可行性验证过程中使用实际设备,将很大程度上增加使用成本与加工风险。虚拟现实技术(VR)作为新兴行业,具有沉浸式与交互式的特点,现有的虚拟现实系统包括桌面式、沉浸式和分布式叁种。本文将六轴机器人激光切割汽车覆盖件技术与虚拟现实技术进行结合,建立一个可用于机器人动作模拟,加工仿真、加工路径规划和验证以及工艺规划分析的桌面式交互型虚拟现实系统,对于提高覆盖件激光切割质量,扩大六轴机器人的使用范围以及汽车行业的快速发展具有积极作用。本文主要围绕以下四个方面开展工作:(1)构建六轴机器人激光切割汽车覆盖件VR系统。基于现有六轴机器人研究资料和相关技术专家的经验与指导意见,确定机器人激光切割汽车覆盖件VR系统的总体构建方案,用UG、3Ds Max等叁维建模软件建立整个机器人系统以及周围场景的叁维模型,最终运用Quest3D虚拟现实开发软件建立一套完善的机器人虚拟激光切割VR系统。(2)对六轴机器人激光切割系统的运动算法进行分析。基于机器人位姿分析理论,根据实际机器人参数建立杆件坐标系,计算杆件坐标系间变换矩阵,在此基础上求解机器人的正向和逆向运动学方程,根据机器人运动学解完成VR系统中机器人关节运动与激光头位姿程序设计。(3)激光切割汽车覆盖件切割轨迹法矢获取与工装设计。利用叁维模型叁角面片顶点信息,实现将关键点周围叁角面片面积与夹角加权的方法得出关键点法矢信息,从而在虚拟现实系统中实现激光头在工件坐标系中的准确定位;利用VR系统进行工件加工方案制定,并基于―N-2-1‖定位原理,利用ANSYS有限元随机优化方法对工件进行支撑位置优化,继而完成切割夹具的结构设计并对其进行LS-DYNA有限元可行性验证。(4)覆盖件叁维激光切割质量研究与改善。结合六轴机器人激光切割VR系统,完成实际的覆盖件切割工作,对切割过程中出现的工件干涉、辅助切割路径设计和转角过烧等问题进行合理优化。此六轴机器人激光切割汽车覆盖件VR系统的开发,实现了良好的交互操作,同时该系统的完成为课题的下一步开展奠定了良好的基础。
严正峰[9]2009年在《双质量飞轮设计与制造的关键技术研究》文中提出本文结合湖北重点攻关项目“汽车离合器用复合激光加工技术”和黄石市重点攻关项目“双质量飞轮系统的开发”、“数控轧制滚环智能加工设备”,为了提高车辆动力传动系统NVH性能,围绕双质量飞轮系统先进的设计及成形、连接技术进行理论和试验研究,对双质量飞轮进行性能优化、模拟加工等方面的研究。1.针对双质量飞轮进行结构设计、受力分析、性能优化、模拟加工等方面的研究。实现了双质量飞轮设计从经验类比型向科学分析计算型转变,构建了双质量飞轮设计与制造技术的集成系统,系统由数字化结构设计与仿真、整车NVH分析、旋压技术分析、焊接技术分析及优化等模块组成。各模块之间基于PDM技术,通过建立统一的产品数据模型技术手段,相应接口程序实现数据的共享与集成,保证各软件间数据交换的有机统一,从而实现双质量飞轮设计与制造技术的系统集成。2.系统提出双质量飞轮的设计计算公式,并设计了一种适用于激光焊接工艺的结构,讨论了弧形弹簧螺线的参数方程,通过对受约束弧形弹簧变形特点的理论分析,推导出了弧形弹簧的扭转特性计算公式,通过PRO/E建模,运用ADAMS对弧形弹簧双质量飞轮的扭转特性进行了仿真分析,验证双质量飞轮的弹性特性。3.通过对板材旋压技术在主飞轮体成形中的应用以及CNC环形轧制设备的研究,系统研究了技术参数、结构设计、数控系统,从而建立了双质量飞轮加工的旋压CAM系统。借助板材成形仿真软件ANSYS进行有限元分析,在不同温度下的变形及应力情况验证主飞轮体采用数控旋压技术能满足产品制造的要求。4.通过对汽车离合器数控激光设备及系统的研究,重点研究NC系统和检测监控技术,并系统研究了产品方案、结构特点、计算机控制系统和工艺参数,通过样机的运行情况及加工结果验证了激光数控设备技术的先进性。同时采用ANSYS软件对激光焊接热过程的温度场及变形、应力进行分析,对工艺参数进行分析。5.对双质量飞轮的试验方法及试验设备进行研究,对相关产品的试验结果与仿真结果进行对比分析,进一步证明了仿真计算和理论分析结论的正确性。
赵德金[10]2012年在《基于虚拟制造的金属板材成型加工仿真技术研究》文中研究表明随着科技的快速发展,虚拟制造的应用越来越广泛,而虚拟加工技术是虚拟制造的底层关键技术,在虚拟制造中占有非常重要的地位,通过虚拟加工技术可以实现对加工过程、产品质量及生产过程的预测及优化。本文根据板材成型加工的特点和需求,以Windows XP系统为开发平台,以VisualC++6.0为开发工具,采用MFC和OpenGL技术开发了一个面向虚拟制造的板材成型加工仿真系统。该仿真系统由虚拟等离子空气切割仿真、虚拟预弯仿真和虚拟卷板仿真子系统组成,根据各子系统的功能目标分别对其各功能模块进行了详细设计。通过对成型加工过程中等离子空气切割过程的工艺参数的研究,结合几种常见的虚拟制造几何建模方法,采用了单循环链表的边界表示法对切割过程进行建模,实现了不同切割工艺参数下的切割过程的动态仿真。通过对成型加工过程中预弯过程及工艺参数的分析,采用了单循环链表的边界表示法对预弯机进行建模和双循环链表的边界表示法对预弯过程的板材进行建模,实现了不同预弯机对板材预弯过程的动态仿真。通过对成型加工过程中卷板过程的分析,重点研究了卷板过程的过程几何工艺参数和力学几何工艺参数,采用了双循环链表的边界表示法对卷板过程的板材进行建模,并采用表面建模法与法向量对卷板机进行建模,实现了不同卷板机对板材滚弯过程的动态仿真。此外,还分别对切割、预弯、卷板等生产过程所涉及的操作时间、生产成本等内容进行了仿真统计。最后,论文完成了一个金属板材成型加工仿真系统的开发,仿真结果表明该系统具有良好的实时性、交互性以及叁维图形功能,能够有效地模拟板材成型加工过程。
参考文献：
[1]. 多切割平台叁维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发[D]. 陈更明. 东南大学. 2018
[2]. 基于激光切割的虚拟制造系统的研究[D]. 丁俊勇. 江苏大学. 2003
[3]. 基于VERICUT的激光加工技术研究[D]. 王劲松. 大连理工大学. 2006
[4]. 高速激光切割机床数控系统研究[D]. 石尚锋. 上海交通大学. 2008
[5]. 集成电路封装虚拟制造教学系统设计[D]. 董健腾. 西南交通大学. 2016
[6]. 基于VR的六轴机器人激光切割平台研究与实现[D]. 项军伟. 重庆大学. 2012
[7]. 周期与事件双驱动下的虚拟单元动态构建问题研究[D]. 王芳. 江苏科技大学. 2014
[8]. 六轴机器人激光切割汽车覆盖件VR系统研究[D]. 刘晨. 重庆大学. 2017
[9]. 双质量飞轮设计与制造的关键技术研究[D]. 严正峰. 武汉理工大学. 2009
[10]. 基于虚拟制造的金属板材成型加工仿真技术研究[D]. 赵德金. 南京理工大学. 2012
标签：金属学及金属工艺论文; 激光切割论文; 激光加工论文; 机器人论文; 数控系统论文; 金属激光切割机论文; 仿真软件论文; 虚拟仿真论文; 虚拟技术论文; 激光焊接机论文; 动态模型论文; 虚拟现实论文; vr论文;