[發(fā)明專利]一種機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011551645.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112743426B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)思杰;匡民興;楊澤源;李杰;徐小虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B21/00
• 分類號(hào): B24B21/00;B24B51/00;B24B49/00;G06F17/14
• 代理公司: 武漢知伯樂知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

本發(fā)明屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域，并具體公開了一種機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)。所述方法包括獲取磨拋加工過程中，所述六維力傳感器實(shí)時(shí)采集工件的法向接觸力信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)小波分解和歸一化后的排列熵值計(jì)算，得出熵值對(duì)應(yīng)所在的區(qū)間段存在的振動(dòng)形式，并根據(jù)振動(dòng)形式以及各信號(hào)分量的振動(dòng)能量順應(yīng)調(diào)整機(jī)器人磨拋加工砂帶接觸輪的運(yùn)動(dòng)。所述系統(tǒng)包括機(jī)器人、砂帶磨拋機(jī)以及控制模塊，砂帶磨拋機(jī)包括阻尼氣缸、位移傳感器和彈性氣缸。本發(fā)明有效降低了機(jī)器人磨拋過程中法向力的波動(dòng)及最大超調(diào)量，能夠抑制磨拋振動(dòng)，同時(shí)優(yōu)化了工件切入時(shí)的過磨現(xiàn)象，保證了機(jī)器人砂帶磨拋接觸力的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)器人磨拋系統(tǒng)以其制造柔性化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各類復(fù)雜零件的打磨拋光作業(yè)中。但是，由于機(jī)器人的低定位精度和弱剛性，導(dǎo)致其在復(fù)雜零件磨拋加工過程中往往容易產(chǎn)生加工振動(dòng)，產(chǎn)生磨削振紋，且打磨區(qū)域表面一致性和完整性難以得到保證，容易出現(xiàn)過磨現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量，阻礙其在精密加工領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了解決上述問題，專利文獻(xiàn)CN201910807091.2公開了一種基于加工振動(dòng)特征的機(jī)器人磨拋質(zhì)量表征方法，它包括采集磨拋過程中的振動(dòng)信號(hào)和磨拋后的紋理圖像，并通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)和紋理圖像的處理最終獲得振動(dòng)信號(hào)和紋理圖像的關(guān)系。該方式的不足主要是只提出了利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)磨拋質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，并未考慮到利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)振動(dòng)進(jìn)行抑制。

專利文獻(xiàn)CN201910947800.7公開了一種結(jié)合主被動(dòng)力控制的機(jī)器人砂帶磨削方法，它包括機(jī)器人末端的主動(dòng)力控制與磨拋機(jī)上的被動(dòng)力控制。該方式的不足主要是，其控制重心為對(duì)于磨拋加工過程中的接觸力進(jìn)行恒力控制，并未考慮到接觸過程中的振動(dòng)信號(hào)。

基于上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需對(duì)現(xiàn)有的機(jī)器人磨拋加工做出進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)，構(gòu)建機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)，以有效抑制了磨拋加工過程中的接觸振動(dòng)，提升了磨拋接觸力的控制精度，同時(shí)，解決磨拋切入過程中的過磨問題，保證了加工工件產(chǎn)品的表面一致性、完整性與較好的表面粗糙度，能夠滿足壓氣機(jī)葉片等復(fù)雜精密零件的磨拋加工要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)，其中結(jié)合機(jī)器人磨拋加工自身的特征及其振動(dòng)抑制工藝特點(diǎn)，相應(yīng)的引入了根據(jù)外部環(huán)境動(dòng)態(tài)的適應(yīng)力的變化的柔順磨拋方法，抑制了加工過程中的接觸振動(dòng)，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。本發(fā)明有效降低了機(jī)器人磨拋過程中法向力的波動(dòng)及最大超調(diào)量，能夠抑制磨拋振動(dòng)，同時(shí)優(yōu)化了工件切入時(shí)的過磨現(xiàn)象，保證了機(jī)器人砂帶磨拋接觸力的穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種機(jī)器人磨拋加工的接觸振動(dòng)抑制方法，包括以下步驟：

S1分別對(duì)機(jī)器人、六維力傳感器、被動(dòng)力傳感器以及位移傳感器進(jìn)行標(biāo)定，機(jī)器人夾持工件與砂帶進(jìn)行柔性接觸，并按照預(yù)設(shè)的加工路徑和接觸力對(duì)工件進(jìn)行磨拋加工；

S2磨拋加工過程中，所述六維力傳感器實(shí)時(shí)采集工件的法向接觸力信號(hào)，并對(duì)該法向接觸力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)重力補(bǔ)償以獲得實(shí)際接觸力信號(hào)；

S3對(duì)所述實(shí)際接觸力信號(hào)進(jìn)行小波降噪處理，然后對(duì)小波降噪處理后的實(shí)際接觸力信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)小波分解，得到若干個(gè)從低頻到高頻的不同頻帶的信號(hào)分量，并計(jì)算各信號(hào)分量的振動(dòng)能量；

S4將分解后的每個(gè)頻帶的信號(hào)分量進(jìn)行歸一化后的排列熵值計(jì)算，得出熵值對(duì)應(yīng)所在的區(qū)間段存在的振動(dòng)形式，并根據(jù)振動(dòng)形式以及各信號(hào)分量的振動(dòng)能量順應(yīng)調(diào)整機(jī)器人磨拋加工砂帶接觸輪的運(yùn)動(dòng)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S3中，對(duì)小波降噪處理后的實(shí)際接觸力信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)小波分解具體包括以下步驟：