[發明專利]基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨裝置及方法

有效

• 申請號: 201811340568.2
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109623656B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 田威;王品章;廖文和;張霖;崔海華;曾致賢;薛其偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;B24B49/02;B24B49/16;B24B41/06;B24B27/00;B25J11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1），系統空間位置標定，利用激光跟蹤儀進行手眼標定，計算出視覺測量系統坐標系與機器人坐標系的轉換關系；通過與工裝上標志點的標定，確定工件坐標系與全局坐標系的轉換關系，將其轉換到統一坐標系下；

步驟2），自由移動小車定位，通過上位機發送機器人打磨加工工位，小車識別地面標識標志，待小車定位穩定后，撐起四個支撐腿保證定位精度；

步驟3），工件三維數據采集，利用雙目視覺識別帶標志點的夾持裝置，確定待加工工件內外側測量數據的轉換關系，根據標準外表面數據，使用曲面插值的方式求出其等距曲面，確定理論的磨削表面，將內側表面形貌數據與理論形貌數據進行對比，確定加工余量；

步驟4），機器人離線編程，根據工件的內外側測量形貌數據、加工余量和坐標信息，從刀具磨削工藝數據庫系統中確定合適的磨削工藝參數，規劃編制雙機器人的磨削軌跡程序，并進行模擬仿真避免過切與干涉；

步驟5），工藝數據庫建立，根據用戶需求建立數據庫功能結構，通過模擬加工方法獲取初步加工工藝結合生產實踐資料進行完善，最終通過實際打磨實驗實現數據優化；

步驟6），雙機器人協同控制，在工件的內外側運行，打磨機器人按規劃好的磨削工藝參數、磨削軌跡在內側進行恒力打磨，檢測機器人以滯后狀態通過電磁測厚儀在外側實時檢測已加工壁厚，并將數據導入控制系統中，實現檢測加工一體化；

步驟7），重復打磨與參數調整，通過對已加工壁厚的檢測，確定下次磨削的加工余量，調整浮動恒力打磨電主軸打磨力，重新確定工藝參數及規劃軌跡，多次加工后直至達到理想壁厚；

步驟8），標準檢測，對已加工工件進行標準檢測，如達標則完成加工；不達標則重復步驟6）和步驟7）直至達標。

2.根據權利要求1所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟1）所述的視覺測量系統坐標系與機器人坐標系的轉換關系包括工件坐標系、雙目坐標系、測量機器人坐標系、打磨機器人坐標系、世界坐標系之間的轉換關系。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟1）所述的利用激光跟蹤儀進行手眼標定過程，時刻采集電機數據結合激光跟蹤儀和靶球定位補償，從而得到工件的實時空間姿態。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟1）所述的工裝上標志點為貼在工裝側面的視覺識別標簽，通過雙目視覺實時采集標簽空間位置，確定旋轉工裝選裝角度和工件的空間姿態。

5.根據權利要求1所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟3）所述的工件三維數據采集采用了基于路徑規劃的自動化雙目視覺三維測量方法獲取產品數據，并基于特征值提取進行三維重建獲得三維數據。

6.根據權利要求1或5所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟3）所述的確定加工余量過程采用了曲面等距算法，基于重建后的三維數據的加工型面等距偏移，確定加工余量，并依次進行離線軌跡編程。

7.根據權利要求1所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：步驟4）所述的機器人離線編程采用CAM軌跡進行雙機器人軌跡編程，實現多工藝參數的現在調整，確定加工軌跡并模擬加工效果，最終確定適合的走刀方式、加工步長和行距，避免過切與干涉的加工問題。

8.根據權利要求7所述的一種基于厚度在線檢測的移動式雙機器人協同打磨方法，其特征在于：所述的機器人離線編程采用基于多源信號智能離線編程方法，在基礎的離線編程基礎上預留可調整參數，根據采集的多源加工信息，結合工藝數據庫，選擇適合的加工參數，并實現加工軌跡的在線智能規劃，應對不同加工特點。