[發明專利]一種面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統

在審

• 申請號: 202110972440.3
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113681574A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 游有鵬;王櫟;何健;韓朝
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B21D5/00;B21D43/10;B21D43/11;B21D45/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統，其特征在于：它包括：

一設備模型庫模塊，設備模型庫模塊用于對機器人鈑金加工所需各設備的三維模型文件路徑及其關鍵工藝參數進行定義；

一設備選型定位模塊，該設備選型定位模塊用于對機器人鈑金加工所需各設備進行三維模型讀取、選配及定位；

一鈑金工藝仿真模塊，該鈑金工藝仿真模塊用于對鈑金折彎工藝信息進行讀入并自行計算構建三維鈑金模型，使鈑金折彎工件依據折彎規劃工序隨動彎折成形；

一折彎系統仿真模塊，該折彎系統仿真模塊通過基于鈑金折彎工藝信息生成的折彎控制指令，對機器人折彎過程進行整體操作路徑規劃并進行可視化仿真，便于用戶檢查驗證機器人折彎操作的可行性與合理性；

一折彎機器人操作程序生成模塊，折彎機器人操作程序生成模塊用于將以上折彎仿真規劃結果和折彎機器人操作路徑進行分析，轉換生成折彎機器人的指令格式輸出。

2.根據權利要求1所述的面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統，其特征是：所述的設備模型庫模塊通過以下步驟建立：

步驟一，基于SolidWorks及CAD系統對機器人鈑金加工所需各設備進行三維建模與局部坐標系定義并保存為wrl文件格式，其中設備包括：折彎機床、折彎上模具、折彎下模具、鈑金上料抓取臺、鈑金下料碼垛臺、鈑金對中臺、鈑金翻面架、工業機器人的各關節要素、機器人鈑金抓手；

步驟二，依據以上模型，建立各設備模型數據庫，并對各設備關鍵工藝參數數據進行定義，用于機器人自動化折彎系統在設備選型過程中的選取方案快速配置、功能篩選和模型更換。

3.根據權利要求1所述的面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統，其特征在于：所述的設備選型定位模塊通過以下步驟建立：

步驟一，設備選型過程中提供兩種初始化方案：

方案一：系統已配備并保存有多套通用折彎環境模板，可依據加工鈑金工件類別及模型關鍵參數，直接進行選??；

方案二：依據實際加工環境進行設備手動選型及其初始定位；

步驟二，使用開源Coin3D三維圖形界面庫，對機器人折彎系統各組成設備的三維模型文件進行讀取、顯示；

步驟三，以折彎機床笛卡爾坐標系作為世界坐標系，對各組成設備模型在世界坐標系中的相對坐標進行設置，對折彎系統各組成設備及其要素模型進行位置定位與校正，形成與實際機器人自動化折彎系統一致的折彎加工系統仿真環境，并可將選型及位置數據信息以xml格式文件進行本地保存，減少設備的重復選型與定位工作。

4.根據權利要求1所述的面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統，其特征在于所述的鈑金工藝仿真模塊通過以下步驟建立：

步驟一，獲取當前待仿真鈑金折彎工件信息，包括：鈑金工件材料性能參數、工件厚度、工件各展開面二維幾何信息、折彎邊工藝信息、鈑金折彎工序信息、抓取基面選取方案；

步驟二，將以上折彎信息轉換成本系統專用數據格式進行保存；

步驟三，依據步驟二數據信息在仿真界面中進行三維鈑金工件的初始構建，通過每道折彎工序提供的折彎信息在仿真過程中對該折彎邊的兩側基面繞該折彎邊進行旋轉，并計算出該折彎邊內外側折彎后的曲面長度進行三維實體構建，以形成逼真的工件折彎模擬仿真效果。

5.根據權利要求4所述的面向鈑金折彎的機器人三維可視化仿真與離線編程系統，其特征在于：所述的折彎工件信息專用數據格式是以抓取基面中心點作為該鈑金件參考工件坐標系，建立以折彎工序為依據的折彎邊順序鏈表，其每道工序數據信息包括該折彎邊兩側的基面及該基面相對于參考坐標系的中心坐標信息、鈑金折彎邊折彎角度、折彎位置數據信息。