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电气自动化控制技术研究

率。程序运行时主线程一直处于活跃状态，主线程可以响应界面操作、键盘操作、远控盒

操作。可将子线程的创建命令置于主线程的操作中，根据操作的需要打开不同的子线程。
（二）主功能模块
主功能模块完成机器人的状态监测、运动控制、电磁阀控制。其中，机器人当前的速度、

位置信息以及机器人此刻所处的运行状态都在人机交互界面上有直观地显示，状态监测模
块时刻处于活跃状态。电磁阀的控制根据机器人的运行状态进行开闭，程序设计较为简单。
1. 轮廓测量

工业机器人在执行作业任务时，由于工件的任意摆放，需要先完成对工件的轮廓测量，
得出工件的空间三维离散点坐标，拟合出轮廓曲线，与理论轮廓进行空间坐标转换，计算
出切割作业时的运动轨迹。轮廓测量过程，以角点提取计算得出的轮廓线在 Oxy 平面上的

投影为运动轨迹，z 轴方向数据的测量用激光位移传感器完成。激光位移传感器固连在 z
轴上，测量 z 轴方向数据。辅助功能模块参数设置中，设置激光位移传感器的基准高度，

并定出数据有效范围。当激光位移传感器的读数位于有效范围时，z 轴不运动，直接记录
当前各轴位置；超出有效范围时，z 轴先运行至激光位移传感器的基准高度，再记录当前
数据。轮廓测量操作模块中设计有暂停功能，可随时终止轮廓测量，但不可关闭轮廓测量

的子线程，否则需重新进行操作。测量中时刻进行曲率判断，在曲率较大及转角位置均进
行了减速操作，保证稳定运行。依据测量数据拟合出轮廓曲线，计算出切割操作需要的运

动数据。在进行切割操作前，可根据切割轨迹数据，用激光划线器在工件上画出切割轨迹，
并测量轨迹参数，若误差较大，可及时进行修正，避免不必要的损失。划线出的切割轨迹
也可以作为视觉伺服控制中的目标对象，反馈出切割过程中的位姿误差。

2. 切割操作
切割功能是工业切割机器人的价值体现，也是软件系统设计的核心内容。切割操作读
取轮廓测量后计算得出的轨迹数据，按照前述的轨迹规划算法进行轨迹插补，同时视觉系

统处理激光划线目标信息，反馈回末端执行器的空间位姿，克服热胀冷缩等外界环境变化
带来的干扰，完成工件的加工工作。切割过程既可以从切割轨迹的初始点开始工作，也可
以从轨迹曲线上的任意一点进行断点切割，解决切割过程终止带来的困扰。切割过程中的

图像处理子线程可人为进行开闭，实现视觉伺服控制。同时，也可以由观察到的实时切割
效果利用远控盒进行人工干预。插补运动中，为保证加工质量需保证进给速度恒定，因变

步长及插补向量方向的变化，在不同的插补步数，各轴的运动速度将重新进行分配。在机
器人的定长运动中，多使用对称梯形速度曲线模式，一个速度段的始末速度均为零，完成
某一位移的定长运动。但加工出来的曲面不光滑，有很多凹凸处，严重的地方甚至出现豁

口。这种情况需要进行打磨或者补焊，不能达到一次成型的目的。而且实验过程中，机器
在部分节点出现震颤，监控模块中的速度数据变化不连续，某些节点速度突降为零。由此

可分析，采用对称梯形速度曲线模式，始末速度为零，不能满足切割的要求。为保证设备
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