[發明專利]基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償系統及方法

在審

• 申請號: 201811244970.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109366492A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 吳超群;商振
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明提供一種基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償系統及方法，系統包括機器人、PLC控制器、激光測距傳感器、電主軸、安裝板、工作臺、工件和底座。激光測距傳感器和電主軸通過安裝板安裝在機器人末端法蘭盤并隨之移動，激光測距傳感器發射激光束平行于加工區域工件表面法線，通過激光測距傳感器間歇性發射脈沖激光束，檢測出機器人末端到工件表面的距離L1，根據L1與初始狀態時機器人末端與工件所需切削后表面距離L2差值計算出切削深度，根據切削深度調整機器人末端位置，形成一種反饋機理，從而使得打磨刀具對工件表面保持相對穩定的切削深度。本發明能保持對鑄件均衡打磨，提高打磨后鑄件質量，有效防止了過度打磨和打磨不足。

技術領域

本發明屬于打磨領域，涉及一種鑄件打磨技術，具體涉及一種基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償系統及方法。

背景技術

隨著中國制造2025的到來，機器人的應用越來越廣泛。在航天航空，汽車等制造業中，零件多為復雜的鑄造件。如汽車輪轂、發動機缸體、缸蓋、曲軸、卡鉗、支架、轉向節，又比如飛機的機匣等零部件，需要對其澆冒口、飛邊、毛刺進行打磨，采用機器人打磨能夠提高加工效率、保證加工精度、降低打磨成本。由于機器人自動打磨針對的是所有零件而非單個零件，對起始點即鑄造件的尺寸要求很高。因此打磨軌跡在自動打磨有著重要影響，軌跡的高低決定了加工后工件的表面質量。因而在實際應用常存在以下幾個問題：1、鑄造件的零件表面尺寸差異很大，不能保證機器人的走刀路徑適用于所有同一部位，阻礙了機器人打磨的全自動化應用。2、鑄造件的一致性差，每次裝夾后零件位置有很大的偏差。3、不能自動找正，每次打磨之前都需要重新修改機器人的起始點，延長了加工時間。4、打磨時，機器人的走刀路徑不符合當前待加工表面，如有很長一段時間的空行程，影響加工效率，又例如初次走刀切削深度過大，對刀具損傷加大，影響刀具壽命，加重道具成本。5、在加工時如遇到空行程的情況，就會造成打磨效果不明顯，需二次打磨，延長了加工時間，降低了加工效率，若是遇到初次走刀切削深度過大的情況，就會造成整體打磨過多，從而傷害到零件的本體。6、在加工過程中，不能實時對加工余量進行檢測和修正。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償系統及方法，該技術能夠自動找正起始點，并實時檢測和修改加工過程中軌跡，實現機器人高效率，高精度的完全自動化打磨。

一種基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償系統，其特征在于：包括六軸機器人、PLC控制器、激光測距傳感器、電主軸、安裝板、打磨刀具、工作臺和底座，所述PLC控制器用于接收激光測距傳感器測量的距離信號，并控制六軸機器人和電主軸動作，電主軸安裝板通過螺栓和銷固定在六軸機器人執行末端，電主軸通過螺栓和銷固定在電主軸安裝板上激光測距傳感器安裝在安裝板上，打磨刀具安裝在電主軸上，待打磨的工件通過夾具固定在工作臺上，所述激光測距傳感器間歇性發射脈沖激光束，檢測打磨刀具與工件表面之間的距離L1，定義打磨刀具位于初始位置時，六軸機器人執行末端與工件所需切削后表面距離為L2，根據L1和L2差值計算出切削深度，根據切削深度調整機器人的姿態，以保證刀具的切削深度在誤差允許的范圍內。

一種基于機器人的鑄件打磨軌跡在線補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過PLC控制器調整六軸機器人位置，使得打磨刀具對準工件打磨起始點，定義打磨刀具位于初始位置時，六軸機器人執行末端與工件所需切削后表面距離為L2；

步驟2、開始打磨，并通過激光測距傳感器間隙式測量機器人執行末端到工件表面的距離L1，根據L1和L2差值計算出初始切削深度e₀，并把數據傳至PLC控制器；

步驟3、PLC控制端將距離數據傳送給六軸機器人，通過機器人的判斷程序檢測當前機器人的位置是否在要的保證的距離L1允許的范圍內；