文档介绍：华中科技大学博士学位论文
Markable Time, MMT)等问题,推导出激光飞行标刻最大飞行速度(Maximum Flying
Velocity, MFV)与沿工件运动方向的最大标刻位移成正比,与标刻时间成反比,实验
结果与 MFV 公式计算结果吻合良好。还研究了标刻图形对象的不同扫描顺序对 MFV
的影响,分析比较了完全进入后标刻(All Entered Marking, AEM)、逐行先进入先标刻
(Rowed First Entering First Marking, RFEFM)、先进入先标刻 FEFM(First Entering First
Marking, RFEFM)算法对 MFV 的影响。研究结果表明采用 FEFM 算法可以获得对于
多种标刻图形的最佳激光飞行标刻速度性能。MFV 公式以及 FEFM 扫描算法的提出
对于工业领域激光飞行标刻系统的性能评价和改进具有指导意义。
进行了 3D 激光加工机器人仿真系统的研究。从激光加工应用的角度分析了 5 自
由度激光加工机器人系统结构,推导了 3P2R 框架式机器人和 5R 旋转关节机器人正、
逆向运动学计算公式,并分析了两种机器人运动机构的特点及定位误差。在自行开
发的激光飞行标刻控制软件基础上,引入 OpenGL 图形引擎,自主开发实现了圆柱
关节臂和 STL 模型关节臂的 3D 激光加工机器人建模装配及正、逆向运动仿真功能。
研究了 3D 空间平面加工图形和 3D 示教插值曲线加工路径的编辑方法,并实现了机
器人加工仿真。基于 Open CASCADE 造型内核开发了更具真实感的 3D 激光加工机
器人仿真系统,设计实现了由 IGES 文件导入 3D 工件模型,通过对 3D 模型拓扑图
元的分析,提取模型边数据点位置信息和法线信息,经融合处理后生成 3D 激光加工
路径,实现了 3D 零件复杂激光加工路径的生成。3D 激光加工机器人仿真的研究为
研制开放式激光加工机器人控制系统以及激光加工离线编程系统奠定了基础。
关键词:激光飞行标刻最大飞行速度激光加工机器人路径优化遗传算法
免疫算子三维仿真
II
华中科技大学博士学位论文
Abstract
Laser processing robot is one of the advanced manufacturing techniques which
integrates the technologies of lasers, robots, CIMS, CAD\CAM, material processing and
so on. The laser beam with high power density was transferred through fiber or mirrors
mounted on multi-joints mechanics and the focused laser was controlled to move along
with the pre-programmed graphics accurately on the material surface to realize various 2D
or 3D processing works of dots, lines or curves and surfaces.
In this dissertation, the studies are focused on the control system of 2D laser flying
marking and the simulation system of 3D laser processing robots. The control card based
on PCI bus and the control software based on Windows OS for laser flying marking were
developed, the related algorithms were investigated, which includes motion-tracking
model, graphics objects scanning path and laser processing path (LPP) optimization.
Different modeling methods for 5-dof laser processing robots were analyzed, the
kinematics formula