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系泊链自动超声检测机器机械手的设计与研究

姜银江

  系泊链是用于海洋结构物系泊的重要部件,尤其是深海系泊链既要满足超高强度,又要具备足够的韧性,对系泊链的可靠性要求是不言而喻的。焊缝作为整个链环的薄弱环节,在生产过程中需对其作严格的超声探伤。人工探伤存在误判和漏判的问题,因此需要设计自动检测机器来可靠地实现对系泊链焊缝的超声检测。本文结合实际要求,采用理论研究和软件仿真方法,对自动检测机器的技术难点——自适应机械手进行了设计与研究,内容主要包括: 1.在详细分析超声检测空间特点的基础上,确定了自适应机械手的设计方案,利用可调节型曲柄滑块机构实现对链环轮廓的仿形,并设计出拥有5个自由度的末段检测系统,通过末段检测系统对机构的仿形误差、链环制造误差和环臂截面的变化进行补偿。 2.基于机架杆位置结构误差建立机构的优化综合模型,并得出目标函数和约束条件,最后采用遗传算法来获取综合结果,基于Matlab的轨迹仿形和误差分析都表明可调机构可以很好跟踪链环轮廓,实现机械手的自适应扫查。 3.通过对曲柄滑块机构的运动分析,建立起连杆点、滑块点的运动规律模型,利用数值方法求出连杆点等速率时的曲柄运动规律,并对该运动规律的前后段进行设计,仿真结果表明该运动规律可以达到预期的效果,并使曲柄滑块机构运动平稳。 4.设计出实现曲柄运动规律的调速机构,得到调速机构的运动循环图和从动件的运动规律,并对调速凸轮进行了优化设计。在调速凸轮具有最长工作寿命和最小结构尺寸的条件下,运用最优算法得出凸轮机构的设计参数。最后建立起调速凸轮机构的虚拟样机模型,仿真结果表明所设计的调速凸轮机构能实现预期的曲柄运动规律,其运动学和动力学性能也满足要求。 一系列的仿真结果表明,超声探头可以实现对链环的自适应等速率扫查,同时调速凸轮机构能实现预期的运动规律,具有较好的运动学和动力学性能。自适应机械手的研究成功能降低工人劳动强度和提高检测精度,对实现系泊链的自动超声检测具有重要意义。……   
[关键词]:系泊链;超声检测;机械手;可调机构;调速机构;软件仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:上海交通大学2011年
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