【摘 要】
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随着“中国制造2025”国家战略的持续推进,Web框架已经广泛地运用于制造业生产大数据的采集、分析和展示,但是虚拟仿真、智能优化等其他智能制造技术的研发与实施仍然依赖于各种大型工业软件,难以摆脱日常运营的高成本和对计算机性能的高要求。为了进一步拓展Web平台的功能,充分挖掘其在数字孪生领域的内在潜力,本文研究并开发了基于Web的工业机器人去材加工仿真及优化系统。首先,以柯马RACER 7-1.4机
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随着“中国制造2025”国家战略的持续推进,Web框架已经广泛地运用于制造业生产大数据的采集、分析和展示,但是虚拟仿真、智能优化等其他智能制造技术的研发与实施仍然依赖于各种大型工业软件,难以摆脱日常运营的高成本和对计算机性能的高要求。为了进一步拓展Web平台的功能,充分挖掘其在数字孪生领域的内在潜力,本文研究并开发了基于Web的工业机器人去材加工仿真及优化系统。首先,以柯马RACER 7-1.4机器人为应用实例进行运动学分析,定义其位姿矩阵及坐标变换,并在此基础上进行正运动学和逆运动学分析,为数字孪生模块的搭建和轨迹优化算法的提出构建理论基础。其次,基于实际的数据采集展示系统框架,结合运动学分析理论并综合运用Web开发平台尤其是Three.js库搭建数字孪生基础模块,为去材加工仿真功能的开发和轨迹优化算法的研究提供基础平台。再次,介绍三次B样条曲线插值方法并在此基础上总结基于遗传算法的轨迹优化算法的特点及不足之处,提出离散型关节空间时间最优轨迹优化算法,为兼顾加工质量和加工效率提供新的轨迹优化思路。最后,提出基于Web的G代码加工路径解析方法,并在此基础上论述基于网格位置判定和基于几何体求差运算的去材加工仿真功能的实现方法,同时对已开发的数字孪生模块进行综合性能测试,为开发模拟加工和模拟生产系统提供新的技术路线。
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