[發明專利]C型自動鉆鉚設備及工件法向測量和調整方法

有效

• 申請號: 202010838505.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112025722B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 章易鐮;王宇晗;范云飛;袁康正
• 申請（專利權）人: 上海拓璞數控科技股份有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種C型自動鉆鉚設備及工件法向測量和調整方法，C型自動鉆鉚設備，包括C型框架、下末端執行器、工業機器人、上末端執行器；下末端執行器與C型框架的一個自由端相連，上末端執行器與C型框架的另一個自由端相連；工業機器人通過快換接口連接加工工件，工業機器人采用6自由度串聯機器人。通過上末端執行器壓力腳組件實現法向測量，通過6軸工業機器人抓持快換工裝和工件運動實現法向調整功能。完成非接觸式法向測量后，機器人帶動工件繞加工點坐標軸旋轉實現工件與加工刀具垂直的目的。針對機器人外部固定TCP的加工條件，實現機器人抓取工件法向調整時加工點位置不會隨運動調整發生移動，避免了法向調整引起的制孔定位誤差。

技術領域

本發明涉及飛機數字化裝配自動鉆鉚技術領域，具體地，涉及一種C型自動鉆鉚設備及工件法向測量和調整方法。

背景技術

傳統機器人鉆鉚系統多采用將工件置于工裝上裝夾定位，在工裝兩側布置鉚接機器人、頂鉚機器人以及末端執行器，通過雙機器人協同配合實現鉚接功能。傳統機器人鉆鉚系統工件固定不動，外部鉚接機器人及末端執行器實現法向測量和法向調整功能，內部鉚接機器人做跟隨運動，確保其末端執行器的工具與外部鉚接機器人的末端執行器工具同軸。內、外鉚接機器人的相對位置則通過標定實現。

傳統機器人鉆鉚系統需要配置2臺機器人來實現鉆鉚功能，且需要進行借助跟蹤儀等測量設備標定來完成協同功能，標定誤差以及雙機器人的定位誤差都影響協同精度，直接影響鉚接質量。同時由于工件采用人工安裝方式在裝配型架上進行定位裝夾，傳統設備無法實現工件的自動更換。

傳統C型鉚接機采用數控托架配合鉆鉚末端用于產品加工。數控托架占地需求面積大，同時需要人工吊裝和固定方式定位加工工件，產品上架過程繁瑣。數控托架少于6 個自由度，法向測量調整過程需要數控托架和末端執行器共同運動來完成，引入設備運動誤差。

專利文獻CN102284956A公開了自動鉆鉚機器人的法向找正方法,所使用的裝置包括四個激光位移傳感器、模擬量輸入模塊以及計算機,四個激光位移傳感器安裝在機器人的末端執行器上,并通過輸入模塊連接計算機,計算機連接機器人控制器。該方法首先建立機器人坐標系,并在機器人末端執行器上建立工具坐標系,獲取機器人到達TCP時的坐標,然后測量傳感器與目標表面之間的距離,計算出機器人目標姿態相對于當前姿態的偏差角,最后計算出機器人應調整到的目標姿態,將該姿態傳輸給機器人控制器完成法向找正。但是上述專利文獻中，為了將四個激光位移傳感器測量點聚集在小局部平面內，采用超過45度的大傾斜角安裝，入射角度越大，測量誤差越大。對于不同材質的加工件表面，大測量入射角甚至會出現無法獲取測量結果的情況。此外，上述法向測量和調整方法僅適用于工件位置固定不動、末端執行器(刀具位置)可隨機器人移動進行調整法向的方案，而對于末端執行器位置固定不動、工件移動的情況下，該發明無法適用。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種C型自動鉆鉚設備及工件法向測量和調整方法。

根據本發明提供的一種C型自動鉆鉚設備，包括C型框架、下末端執行器、工業機器人、上末端執行器；

下末端執行器與C型框架的一個自由端相連，上末端執行器與C型框架的另一個自由端相連；

工業機器人通過快換接口連接加工工件的工裝框架，工業機器人采用6自由度串聯機器人。

優選地，所述上末端執行器設置有壓力腳部件，所述壓力腳部件包括全反射棱鏡、激光位移傳感器、壓力板、壓力腳碗口；

全反射棱鏡、激光位移傳感器均安裝在壓力板上，壓力腳碗口位于壓力板的中心位置，激光位移傳感器與壓力腳碗口端面水平設置；

全反射棱鏡設置在激光位移傳感器靠近壓力腳碗口的一側，使得激光位移傳感器的測量激光線經過全反射棱鏡進行90°反射至加工工件的表面。

優選地，所述壓力腳部件還包括接觸式對刀儀、注膠接口、壓緊氣缸、吸塵管路接口、壓力腳安裝板；