[發明專利]一種基于輪廓誤差的工件最優安裝位置的獲取方法

有效

• 申請號: 201911355904.5
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110989490B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 楊吉祥;葉蔥蔥;丁漢;林俊哲
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G05B19/408;G05B19/4099
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;孔娜

本發明屬于機器人銑削加工領域，并公開了一種基于輪廓誤差的工件最優安裝位置的獲取方法。該方法包括下列步驟：(a)在機器人銑削加工過程中，對于待加工工件，規劃該待加工工件的加工軌跡、進給速度和主軸轉速，計算在機器人的基坐標系中加工軌跡上每個刀位點對應的切削力；(b)計算獲得每個刀位點處的輪廓誤差以及所有刀位點輪廓誤差的平均值，(c)建立使得平均輪廓誤差最小的優化模型，根據該優化模型計算獲得工件的最優安裝位置，以此實現工件最優安裝位置的獲取。通過本發明，實現在機器人銑削加工過程中輪廓誤差最小化的最優安裝位置的獲取，提高加工精度。

技術領域

本發明屬于機器人銑削加工領域，更具體地，涉及一種基于輪廓誤差的工件最優安裝位置的獲取方法。

背景技術

在機器人銑削加工領域，在不考慮機器人運動精度誤差的前提下，影響其加工工件質量的最主要因素是因機器人低剛度與銑削力引起的末端變形導致的加工誤差。對于六自由度串聯工業機器人而言，其低剛度問題是普遍存在的問題，且其剛度分布嚴重依賴于機器人的位姿。然而對于高精度要求的銑削加工而言，在機器人低剛度的既定條件下，如何選取最佳的工價安裝位置進行銑削加工對于提高加工精度具有重要意義。且實際的機器人銑削加工過程應考慮實際加工過程中的銑削力分布對末端剛度變形與工件加工質量的影響。對加工質量的評定，應從最直接反應加工質量的輪廓誤差出發。因此，對于具體的待加工工件，在進行實際的機器人銑削加工之前，應對銑削過程的銑削力進行仿真，計算機器人末端變形引起的加工工價輪廓誤差，通過對可能的工件安裝位置進行遍歷搜索得到最小輪廓誤差所對應的工件安裝位置，即為最優工件安裝位置。該方法可用于指導機器人銑削加工中工件安裝位置的選取，對于提高機器人銑削加工質量具有很大意義。

目前，缺少對于機器人銑削加工中工件安裝位置選取帶來的加工誤差的研究，因此，急需提供一種方法解決由于工件安裝位置帶來的加工誤差的問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于輪廓誤差的工件最優安裝位置的獲取方法，通過建立工件加工位置與輪廓誤差之間的關系，并通過建立使得輪廓誤差最小化的優化模型，獲得工件的最優安裝位置，提高加工精度。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種基于輪廓誤差的工件最優安裝位置的獲取方法，該方法包括下列步驟：

(a)在機器人銑削加工過程中，對于待加工工件，規劃該待加工工件的加工軌跡、進給速度和主軸轉速，計算在機器人的基坐標系中所述加工軌跡上每個刀位點對應的切削力

(b)計算機器人末端相對于機器人基坐標系的坐標變換矩陣⁰T₆，根據該獲得的變換矩陣⁰T₆計算機器人末端的順從矩陣C，根據步驟(a)中獲得的所述每個刀位點對應的切削力和機器人末端的順從矩陣C計算機器人剛度變形引起的刀尖點偏差δ_n，利用該刀尖點偏差δ_n計算每個刀位點處的輪廓誤差ε_n之間的關系式，以此計算獲得每個刀位點處的輪廓誤差ε_n以及所有刀位點輪廓誤差的平均值μ，該所有刀位點輪廓誤差的平均值即平均輪廓誤差；

(c)建立使得所述平均輪廓誤差最小的優化模型，根據該優化模型計算獲得工件的最優安裝位置，以此實現工件最優安裝位置的獲取。

進一步優選地，在步驟(a)中，所述計算在機器人的基坐標系中所述加工軌跡上每個刀位點對應的切削力按照下列步驟進行：

(a1)根據待加工工件的加工軌跡、進給速度和主軸轉速仿真計算所述加工軌跡上每個刀位點對應的刀軸矢量和切削力其中，n＝1,2,..,N，N是總的刀位點的數量，n是當前刀位點的序號；