[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

本發明提供了一種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。為迎合世界智能化發展趨勢，提高傳統加工的自動化水平，針對傳統中大型零件的打磨加工的加工工位多，工序復雜，需重復裝卸，加工精度差，效率低等問題，提出了由雙機器人、自由移動平臺、浮動恒力打磨電主軸、雙目視覺、電磁測厚儀、激光跟蹤儀和旋轉工裝等關鍵設備組成的加工系統，提出了一種結合雙機器人協同控制、三維測量、離線編程、工藝數據庫、在線檢測加工一體化打磨方法。

技術領域

本發明涉及自動打磨領域，具體是一種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。

背景技術

隨著中國航空航天事業的迅速發展，對航空航天制造技術提出了更高精度、更高效率、更高柔性，以及對小批量多品種和中大型加工零件的加工特點更高適應性的新要求，傳統的磨拋模式已經不能滿足現有的發展需要。新興的機器人技術的發展使得機器人可作為一種高質量高效率的平臺，配以末端執行器、柔性工裝、檢測感知等子系統，通過多機器人協同合作，構成各種不同的機器人柔性自動化系統，可以針對不同的加工需求設計加工系統完成不同加工任務。

針對中大型加工零件的磨拋任務，傳統的加工方法大多是機床與人工相結合的方式，對于開敞性較好的零件可以采用機床加工，對于開敞性較差的部分大多數采用人工打磨，這種傳統的加工方法工序多、效率低、重復裝卸、加工精度差、人工勞動量大，急需改進。工業機器人的高柔性、高自由度，低成本的特性與傳統的加工方法有明顯優勢，在新興機器人技術支持下，工業機器人逐漸向高精度領域方向拓展，作業任務向高效精密作業發展，因此為實現航空工業的高效率、低成本的高柔性化制造提供了一種解決方案。

目前國內對于機器人和自由移動平臺的結合研究還很少，大部分的工業機器人采用固定式安裝或者是軌道安裝，機器人的加工空間有限，對于中大型零件的加工適應性差。打磨過程中的三維建模、余量檢測、厚度測量、恒力打磨等復雜的工藝過程，如用單機器人末端過于復雜，且不易在開敞性較差的空間內進行加工。而自由移動平臺和多機器人協同控制為上述問題的解決提供了結構簡單、開敞性好、作業空間大和多功能集成的解決方案。

隨著機器人技術的成熟，越來越多的行業將采用機器人代替工人進行打磨工作，相比于傳統的以機床和人工加工模式的工序多、效率低、重復裝卸、加工精度差、人工勞動量大等問題，機器人打磨成為了一種高效、低成本、高自由度的智能化加工模式，并針對傳統的打磨方法進行了創新，如下：

專利號CNIO7263255A，專利《大型葉片類工件機器人協同打磨系統及方法》提出了一種大型葉片類工件的雙機器人方法，解決了中大型旋轉零件的加工方法。但是這種加工方法末端復雜無法解決開敞性較差工件的加工，旋轉工裝角度無法監測，沒有視覺裝置，缺乏自適應調整能力，只能加工固型號工件。

專利號CN205703645U，專利《一種機器人打磨裝置》雙機器人協同融合視覺識別的加工方法，實現了機器人自動識別、抓取，但是缺少工藝數據庫的建立，視覺識別零件種類有限，無法實現在線自適應調整，且機器人加工空間有限，無法確定打磨力，對于壁厚有明確要求的大型零件的加工問題尚無法解決。

專利號CNIO7081677A，專利《一種基于激光檢測的機器人打磨工藝優化》提出了采用激光測量的方法，實現了機器人對尺寸有偏差的保險柜等板型件進行打磨的磨削量一致。但這種檢測方法只能保證單方面的徑向尺寸一致，對于對零件打磨厚度有具體要求的無法保證整個板件厚度是否滿足要求。

專利號CN206170065U，專利《打磨機器人及機器人打磨的控制系統》發明了一種包括靜止平臺、運動平臺以及若干可伸縮的機械臂，很好地避免打磨時對工件的不規則表面的處理容易出現斷刀或損壞工件的情況。但是結構復雜，無法加工開敞性較差工件，無法確定打磨過程力及磨削。

發明內容