[發明專利]一種包含自動托架的機器人制孔仿真與離線編程方法

有效

• 申請號: 201811026366.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109015654B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 郭洪杰;程輝;白繼鵬
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種包含自動托架的機器人制孔仿真與離線編程方法，其特征在于，步驟如下：步驟1)仿真環境初始化及壁板仿真模型更新檢查

基于MBPP平臺選擇機器人制孔工藝過程，調用工藝文件，工藝文件以xml格式存儲；將工藝文件作為配套信息呈樹狀結構形式存儲于工件的DELMIA環境下的PPR文件下的配套信息節點，完成仿真環境初始化；在系統調用壁板仿真模型文件時，自動檢查模型孔位更新情況，并提示工藝人員更新信息；模型更新檢查涉及到新舊壁板模型的對比，其中，舊版模型制孔點及定位點編號a₁、a₂……a_n在模型更改時由系統自動提取并以txt格式存儲于系統指定位置，載入環境時系統自動提取新版模型制孔點及定位點編號b₁、b₂……b_n，并將兩者作對比，識別新增點位和刪除點位；

步驟2)制孔區域劃分及點位自動生成

根據步驟1)得到的DELMIA環境下的工藝文件配套信息，確定當前制孔過程的工藝要求、設計關鍵要素、定位參考點，為后續分區及路徑規劃做準備；基于工藝考量及設備可達性要求，按照如下規則進行制孔區域的自動劃分及對應制孔區域的Tag點、TagGroup自動生成：

規則1、按照設計下發工藝要求劃分：

設本次制孔工序壁板仿真模型為M₁，壁板制孔后要保證孔位锪窩深度、孔徑精度、設計定位點位置，制孔區域劃分時優先考慮對于設計要求的保證，必須以設計定位點為起始進行分區，并考慮合適的工藝參數以達到設計的制孔要求；

規則2、按照一次加工換刀次數最少劃分：設M₁壁板上本步工藝要求制取孔直徑大小分別為d₁、d₂、d₃，制孔數量分別為n₁、n₂、n₃，在規則1的前提下將工藝人員選擇壁板區域內相同孔徑點位進行自動識別與處理，并生成與之對應的制孔Tag點及TagGroup；

規則3、按照加工姿態最優及托架工位最少劃分：

設在機器人、自動托架組成的機器人制孔系統中，自動托架有s₁、s₂、s₃三個位置剛度與強度最好，且對應三個位置機器人完成對制孔區域的全覆蓋；系統優先判斷在s₁、s₂、s₃三個位置時，M₁壁板上孔位是否全部制完，再分析采用某兩個位置時能否制完，最后考慮采用特定位置的情況；

步驟3)定位釘管理

在經過步驟2)之后，M₁壁板上的制孔點位已經劃分成對應于不同TagGroup的區域p₁、p₂……p_m，區域p₁、p₂……p_m的首尾Tag點分別作為默認定位點存在；工藝人員根據壁板的結構要求及工藝分離面調整默認定位點，保證設計、當前制孔工步的工藝要求并保證加工效率；

步驟4)加工干涉檢查與制孔順序優化

在經過步驟3)以后，建立對應于機器人制孔任務的命令RobotTask-1、RobotTask-2……RobotTask-m，其中機器人任務命令與制孔區域劃分數量一致，驅動機器人執行RobotTask，在執行過程中系統隨時判斷機器人Rob-1、制孔末端Drill-1、工裝夾具Fix、制孔工序壁板仿真模型M₁之間的干涉情況；初始制孔順序與RobotTask的建立順序一致，即制孔順序為分別執行RobotTask-1、RobotTask-2……RobotTask-m這m個機器人任務，而制孔順序優化主要是以不同的RobotTask作為基本單元，基于以下規則對不同的RobotTask的加工順序進行優化以得到最優解：

規則1、按照設計關鍵定位點進行劃分：

設計中的關鍵定位點是決定壁板加工精度的重要因素，在加工過程中需要優先保證；系統自動提取制孔點位中具有GJ標注的孔位并高亮顯示，為后續制孔順序優化提供參考；

規則2、按照換刀次數最少進行規劃：

換刀次數是影響自動化制孔加工過程的主要因素，每次換刀前后機器人系統需要回到換刀姿態、到達試刀姿態、重新標定進行視覺系統、標定刀具系統、回到工作區域，因此換刀次數e_n最小是優化的主要指標；首先將制孔順序按照統一直徑進行劃分，假設本次制孔工藝存在d₁、d₂、d₃共3種直徑孔，即將m個RobotTask劃分成m₁個d₁直徑孔徑、m₂個d₂直徑孔徑、m₃個d₃直徑孔徑，m₁+m₂+m₃＝m，達到按孔徑劃分的制孔孔位分類；

規則3、按照同一工位優先加工進行規劃：

制孔工位轉換是影響自動化制孔加工效率的又一重要因素，自動托架系統每轉換一次工位，機器人系統便需要執行回零操作避免發生不必要的碰撞；系統按步驟4)的規則1、2執行后，在前述步驟2)的前提下，分別在自動托架處于s₁、s₂、s₃三個位置時進行d₁、d₂、d₃共3種孔徑的仿真模型驅動，系統分別記錄仿真過程中的時間t₁、t₂、t₃，記錄仿真過程中無法達到的制孔點孔位編號c₁、c₂……c_s，記錄制孔過程中制孔碰撞點位h₁、h₂……h_s；當s/m＝10％時，工藝人員應采用兩種姿態進行模擬，當h集中出現在s₁、s₂、s₃其中某一種位置時，考慮采用兩種姿態進行模擬；當兩種姿態仍然不能滿足上述條件時，考慮三種姿態進行模擬；

步驟5)仿真視頻輸出及離線代碼生成

在經過步驟4)的制孔順序優化后，驅動仿真過程并生成仿真視頻與機器人偽代碼；工藝人員手動選擇待生成的機器人代碼格式類型與模板，系統根據輸入要求自動生成機器人執行代碼并將當前PPR過程文件、制孔仿真視頻以及可執行代碼打包上傳MBPP系統；DELMIA生成的偽代碼缺少制孔過程中的必要信息，對偽代碼進行處理與操作。