噴碼劃線裝置尺度全局優化設計

王 旭， 陳 勝， 顧 勝， 巫江祥， 何志偉， 唐興華

(1. 上海船舶工藝研究所 智能制造裝備研發部， 上海 200030; 2. 廣船 國際有限公司 規建保障部， 廣東 廣州 511464)

0 引 言

為提高船用型鋼切割生產質量和效率，實現精細化管理，型材切割生產線一般包含自動夾持送料、噴碼劃線、自動化切割、分揀和翻轉等工位[1]，其中噴碼劃線主要用于對條材和型材進行印字/劃線。國外型材切割生產線的生產廠家主要有荷蘭HGG型材切割設備有限公司[2](簡稱“荷蘭HGG公司”)，其具有較成熟的噴墨打碼、劃線等功能，但是價格高昂。目前國內大型骨干船廠均配置型材機器人切割生產線，大多使用荷蘭HGG公司產品。為提高型材切割生產線的國產自主可控率，必須探索各個工位的自主設計方法，其中噴碼劃線裝置即為關鍵工位之一。

噴碼劃線裝置有2個功能：(1)可靠地壓住型材；(2)噴墨頭往復直線運動噴碼。其中功能(1)一般通過氣缸驅動連桿系統(即機構)實現整個噴碼裝置的翻轉，在連桿系統中各構件的尺寸(即機構學參數)決定了翻轉的行程是否符合要求。一般來說，噴碼劃線裝置翻轉部分包含5個機構學參數，且量綱均為長度。關于這些機構學參數的設計方法，現有的文獻鮮有涉及，一般模仿國外品牌來確定參數數值。為了提高自主設計能力，需要研究噴碼劃線裝置尺度全局優化設計方法。

關于機構尺度優化設計有較多的相關研究。孫凱等[3]、梁爽等[4]、楊偉等[5]采用 ADAMS、ISIGHT 等工程軟件進行參數設計，但是這些方法需要先進行三維建模，且無法定義較為豐富的設計變量、約束條件和目標函數，應用范圍較窄。……