[發明專利]面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統及方法

在審

• 申請號: 202110769054.4
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113400327A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 孫濤;王猛;陳躍程;王攀峰;趙學滿;宋軼民;連賓賓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J3/00;B25J9/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明公開了一種面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統及方法，主要包含：主動機器人、主動機器人末端手柄、操作臺、控制界面、控制系統、從動機器人、從動機器人末端執行器、成像系統、激光測量儀。手動控制模式下，依靠成像系統遠程完成工件中磨切特征之間的位置過渡；自動控制模式下，憑借激光測量儀檢測所述從動機器人末端執行器與工件中磨切特征的相對位姿，通過控制系統進行自主軌跡規劃，完成自動化磨切一體加工。本發明采用手動控制與自動控制相結合的方式，不僅可充分發揮操作工的主觀能動性和智慧性，提高所述工件中磨切特征之間的過渡效率，遠程操控使操作工免受傷害；而且能夠保證從動機器人末端執行器磨切一體加工精度。

技術領域

本發明涉及鑄造件后處理領域，特別是面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統及方法。

背景技術

高端裝備是國之重器，關鍵零部件是其基礎和核心，但關鍵零部件產業發展滯后，已成為制約高端裝備制造業發展的瓶頸問題。具有復雜外形和內腔結構的高端裝備關鍵零部件超過40％以鑄造件為主，厘米級澆冒口和飛邊毛刺等殘留特征的磨切去除是這些零部件制造的首要加工工序。超過95％鑄造企業采用的人工磨切作業方式勞動強度大、工作效率低、產品一致性差、安全隱患高，采用自動化磨切裝備取代人工磨切作業方式已成為必然趨勢。

現有自動化磨切裝備以日本Koyama串聯機器人和意大利Maus串聯機床為代表，前者靈活性高但剛度和精度差，僅能完成小余量低效率的“磨”；后者剛度和精度高但靈活性不足，僅能完成小空間有限空間的“切”，難以完成中大型結構件的磨切一體加工。此外，中大型鑄造件在鑄造時，一般沒有固定的模具，澆鑄后的工件冒口和飛邊毛刺分布隨機性較大且形貌復雜，而以上兩類基于示教編程或離線編程的磨切設備難以滿足此類零部件高效率高質量的磨切一體加工需求。因此，亟需從鑄造件磨切需求本身特征入手，提出了面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作方法。

發明內容

基于上述背景技術回顧，針對現有自動化磨切方法存在的不足，本發明提出了面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統及方法，旨在解決中大型鑄造件澆冒口/毛刺飛邊等磨切特征高效率高質量磨切一體加工難題。

本發明的技術方案為：

一種面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統，主要包含：主動機器人、主動機器人末端手柄、操作臺、控制界面、控制系統、從動機器人、從動機器人末端執行器、成像系統、激光測量儀；所述操作臺上設置主動機器人和控制界面，所述成像系統與所述控制界面通過視頻信號線連接，所述主動機器人和從動機器人皆與所述控制系統通過數據線與供電線連接，所述激光測量儀設置于從動機器人末端執行器旁，與所述控制系統通過數據線連接；所述面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統包含手動控制和自動控制兩種操作模式，兩種操作模式通過所述控制界面切換。

一種面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作方法，主要包含：主動機器人、主動機器人末端手柄、操作臺、控制界面、控制系統、從動機器人、從動機器人末端執行器、成像系統、激光測量儀；所述操作臺上設置主動機器人和控制界面，所述成像系統與所述控制界面通過視頻信號線連接，所述主動機器人和從動機器人皆與所述控制系統通過數據線與供電線連接，所述激光測量儀設置于從動機器人末端執行器旁，與所述控制系統通過數據線連接；所述面向中大型鑄造件磨切一體加工的主從遙操作系統包含手動控制和自動控制兩種操作模式，兩種操作模式通過所述控制界面切換。

所述手動控制模式在所述控制界面中選擇“手動模式”，所述成像系統將加工場景以視頻畫面的形式傳輸至所述操作臺上所述控制界面中，操作工根據視頻畫面，識別工件中磨切特征(飛邊毛刺或澆冒口)與所述從動機器人末端執行器之間的位姿關系，手控所述主動機器人末端手柄實施特定運動，所述控制系統接收所述主動機器人運動信號，驅使所述從動機器人末端執行器達到預期位姿。