基于VR的六轴机器人激光切割平台研究与实现

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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三维激光切割平台,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三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中构建的机器人等三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,如三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三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三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。
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