[發明專利]隨形自適應3D檢測與加工系統

有效

• 申請號: 202110294938.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113021017B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馬利平;劉希龍;魏世丞;劉浩洲;王博;王玉江;郭蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B23Q1/25
• 分類號: B23Q1/25;B23Q1/64;B23Q17/24;B23Q17/20;B25J15/04;G01B11/00
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于智能制造技術領域，具體涉及一種隨形自適應3D檢測與加工系統，旨在解決現有技術中復雜形面零部件加工裝置適應性和兼容性低、加工精度差、智能化低的問題。本申請提供的隨形自適應3D檢測與加工系統可實現五軸隨形檢測+八軸自隨形自適應加工模式、八軸隨形檢測+五軸隨形自適應加工模式、多軸隨形檢測+九軸隨形自適應加工三種工作模式自由切換。通過多軸聯動設計、多模式工藝切換、智能化控制系統開發等技術，可實現復雜形面零部件隨形自適應智能3D檢測與加工。

技術領域

本發明屬于智能制造技術領域，具體涉及一種隨形自適應3D檢測與加工系統。

背景技術

在航空發動機、燃氣輪機等工業領域，存在有大量復雜形面零部件，如發動機葉片、葉盤、曲軸等，這些零部件大都具有復雜曲面、曲線以及其它不規則形狀特點，且部分零件如高端航空發動機葉片等零件，屬于保密技術，很難獲得其真實的曲面或曲線方程、圖紙等技術資料，從而導致在對這些零部件進行加工或修復時，無法準確獲得其外形參數，加工和修復精度很難達到規定標準。通過精確的傳感器來對復雜形面零部件進行三維重建，獲得其精確的外形參數，并將參數傳輸給后續的執行單元進行加工或修復是解決該問題的一條技術途徑。

目前復雜零部件進行三維重建的方法很多，主要分為接觸式和非接觸式兩類，對于接觸式方法，如三坐標測量儀，具有精度高的優點、但其檢測效率往往較低，且檢測和加工很難放在一個單元里集成運行。對于非接觸方法，如視覺傳感器，其檢測精度雖然不及接觸式測量方法，但由于其檢測效率高、易于與加工單元進行集成，因此成為目前研究和應用的熱點。

對于現有檢測與加工設備，其往往通過在現有的機床或機械手上進行改造，加裝非接觸式傳感器，但這種方式具有很大局限性，首先是適應性不高，受限于原有設備的結構，改造后的設備通常是專用設備，只能針對一種或一類零件加工，適應性和兼容性較低；第二是測量精度不高，由于加工誤差、裝配誤差、結構限制、標定誤差等原因，很難獲得加工制造所需的精度；第三，智能化程度低，由于是后期改造，導致其控制系統設計受限，智能化程度較低。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有技術中復雜形面零部件加工裝置適應性和兼容性低、加工精度差、智能化低的問題，本發明提供了一種隨形自適應3D檢測與加工系統，該系統包括彼此通信連接的雙軸旋轉運動單元、三軸坐標運動單元、六軸隨形運動單元、3D檢測模塊和總控中心，所述三軸坐標運動單元和所述六軸隨形運動單元分別裝設于所述雙軸旋轉運動單元的兩側；

所述雙軸旋轉運動單元包括俯仰裝置和偏轉裝置，用于帶動第一負載進行俯仰運動和旋轉運動；

所述三軸坐標運動單元用于帶動第二負載沿三個相互正交方向進行直線運動；

所述六軸隨形運動單元由六個獨立的伺服運動軸組成，以帶動第三負載進行空間六自由度隨形運動；

所述3D檢測模塊用于獲取工件的空間位姿信息；

所述第一負載、所述第二負載、所述第三負載分別為工件、加工執行器、所述3D檢測模塊中的任意一者且互不相同；

在工作狀態下，所述總控中心基于所述3D檢測模塊獲取的工件信息，選擇預構建的聯動加工模式并實時生成控制指令以控制加工執行器對工件進行加工。

在一些優選技術方案中，所述雙軸旋轉運動單元還包括支架，所述偏轉裝置通過所述俯仰裝置固定于所述支架；

所述俯仰裝置包括第一轉臺、俯仰驅動裝置和運動架，兩個所述第一轉臺平行間隔裝設于所述支架，所述第一轉臺的旋轉面垂直于所述支架設置；所述俯仰驅動裝置裝設于所述第一轉臺的一側；所述運動架橫向連接于兩個所述第一轉臺之間；所述俯仰驅動裝置驅動所述第一轉臺旋轉以帶動所述運動架進行俯仰運動；