叶片是汽轮机的关键构件,它的表面质量决定汽轮机的工作性能和效率。长期工作在恶劣环境中,叶片很容易受到磨损和腐蚀,这给叶片表面质量和生产效率提出了更高的要求。传统的手工抛光叶片方式工序复杂、生产效率低、表面质量一致性差,机器人开始被用到自动化抛光系统中。机器人编程是自动化抛光的关键,国外市场的商品化系统较少,且系统通用性差,所以本文对汽轮机叶片抛光机器人轨迹规划关键技术进行研究,致力于研发一种专用的离线编程系统。研究了汽轮机叶片数字化建模技术,通过逐个读取STL文件中的三角面片信息,获取网格顶点数据和三角面片信息;采用翼边结构,重建网格模型,并建立网格顶点、边和三角面片的邻接表,设计模型存储C++数据结构;在网格模型优化过程中,基于孔洞多边形边界信息,实现了网格优化。在网格表面几何信息计算中,引入hessian矩阵、形状面积权重,获得了顶点法矢和曲率信息。研究了汽轮机叶片砂带抛光刀轨生成技术,采用截平面快速求交算法,通过控制加工表面的最大残留高度,获取截平面行距,基于网格邻接关系计算接触轮刀触点数据,并控制步长进行冗余刀触点去除。对刀轴局部干涉情况进行分析,改进了基于α角搜索的刀轴优化算法,提高了刀轴矢量计算效率,实现了无干涉刀轨的生成。研究了机器人轨迹生成技术,对刀位点数据进行坐标系变换,获得了机器人基坐标系下的机器人末端位姿。采用D-H方法建立了Staubli TX90L型机器人运动学模型,建立机器人的DH参数表,并对其运动学正解做了简单的分析,在此基础上,研究了机器人逆运动学求解算法,计算出了其6个关节的角度值。研究了刀位数据后置处理技术,生成机器人运动程序文件。在Pro/E中进行机器人及工装建模,并基于Qt开发环境和Open GL库搭建了机器人运动仿真平台,采用导入法加载仿真模型,研究了仿真过程中模型位姿计算方法,实时计算出机器人及工装模型的位姿,同时重绘模型,完成了抛光机器人动画仿真过程。基于Qt软件和Open GL库,设计出一款机器人抛光汽轮机叶片的离线编程系统,将机器人轨迹规划技术、后置处理技术和运动仿真技术的相关算法进行编程实现,设计出离线编程系统的框架,并建立系统数据结构,实现叶片三维模型的导入、模型的自由显示,抛光轨迹生成等功能。