[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

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，其特征是：它包括設備模型庫模塊、設備選型定位模塊、鈑金工藝仿真模塊、折彎系統仿真模塊和折彎機器人操作程序生成模塊。本發明有助于滿足在智能制造領域中鈑金折彎機器人柔性加工工藝規劃及離線編程軟件的應用需求。

技術領域

本發明涉及機器人仿真及離線編程系統領域，尤其涉及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。用于完善在智能制造領域中鈑金折彎機器人柔性加工工藝規劃及仿真軟件的空缺。

背景技術

鈑金件由于具有成型方便、穩定性好的特點，在電力、交通、環保、軍工等眾多領域有著廣泛的應用，實現鈑金加工的自動化和柔性化對提高鈑金件生產效率具有重要意義。隨著現代產品要求的不斷提高和更新換代的加速，傳統的鈑金加工制造工藝受到很大挑戰，其主要體現在：

（1）工件折彎工藝復雜，折彎工序的規劃、工藝參數的合理選擇對操作人員的專業技能提出較高要求，工藝選擇不當將直接影響到產品的可折性、生產效率、產品的精度一致性及穩定性等；

（2）部分用于環保、電氣、工程機械等領域的大型鈑金零件重量大，往往需要多人配合操作，勞動強度大，難以長時間持續作業；

（3）人工加工過程中不可避免存在一定的安全風險，操作人員的意外身體創傷也時有發生。

隨著工業機器人技術的快速發展和普及應用，機器人自動化折彎應運而生，并得到快速發展，它可以顯著降低鈑金折彎的人工成本、提高生產效率和產品質量的一致性。

然而，現有機器人折彎的操作編程主要通過人工示教：通過工藝人員操作示教盒的方式，對機器人的操作動作進行規劃，記錄機器人執行任務過程中的所有示教點相關信息，最終生成機器人完成折彎加工的各操作運動控制程序。

機器人折彎離線編程相較于示教編程，在提高編程效率、減少設備占用時間與成本等方面有著顯著的優點，它結合CAD/CAM、計算機圖形學、機器人運動規劃等技術，可以建立出與實際加工系統一致的機器人折彎加工系統環境模型，通過工藝分析、仿真試驗、折彎演示和路徑計算等，自動生成并輸出折彎加工的機器人操作路徑信息。

發明內容

本發明的目的是針對機器人折彎中的仿真環境建立、折彎全過程仿真和離線編程，發明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，最終生成可直接用于實際生產的機器人折彎操作的控制程序。采用本發明提供的系統，可以有效減少現有人工示教的編程時間、調試時間，降低操作人員對折彎工藝與機器人編程等專業技能的要求，大幅度減少人工示教過程中的設備占用時間，提高自動化折彎效率，特別適用于小批量多品種的鈑金柔性自動化制造。

本發明的技術方案是：

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。

所述的設備模型庫模塊通過以下步驟建立：