CN106181593B - 一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统及拉丝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，所述系统包括中央控制系统、机器人、拉丝装置、轨道、激光测量系统、离线编程软件及电控系统，自动完成车体侧墙的拉丝操作；本发明还提供了一种可利用所述系统进行拉丝作业的工艺方法。本发明提供的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统及拉丝工艺，可实现自动化柔性智能拉丝作业，自动适应工件表面形状在一定范围内的变化，始终保持恒定的法向拉丝力，达到最佳的拉丝效果。

Description

一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统及拉丝工艺

技术领域

本发明涉及一种拉丝系统及适应的拉丝工艺，尤其是适用于轨道车辆侧墙自动化拉丝的拉丝系统及拉丝工艺。

背景技术

通常轨道车辆车体为提高外观装饰性能，大都采用涂装车体，即采用油漆涂装的表面处理方法，一般的涂装流程为：前处理—底漆—腻子—二道底漆—面漆，整个工艺过程繁复且费时费工。

多涂装车体不使用腻子、油漆，减少焊丝、气体消耗量，不但可以降低生产成本，也可降低车体重量，减少消耗，具有鲜明的技术优势和竞争力。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供可供轨道车辆车体侧墙表面拉丝处理，生产无涂装轨道车辆的轨道车辆侧墙的自动化拉丝系统及拉丝工艺。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺其，可自动完成车体侧墙的拉丝操作，具体技术方案是：

一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺，所述拉丝工艺包括以下步骤：

S1，车体进入拉丝工位后，拉丝系统自动起动，激光测量系统对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗的准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统计算，与中央控制系统中预存的车体三维模型进行比较及校正，并通过控制算法对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，生成精确的拉丝路径，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配；

S2，中央控制系统将计算结果及生成的拉丝路径转换成机器人运动指令下载到机器人控制器；

S3，利用在线轮径检测装置对拉丝装置进行磨损检测，根据检测到的磨损情况进行参数补偿，调整机器人的定位程序，机器人再根据指令利用拉丝装置进行车体拉丝作业；

S4，完成后，将车体退出工房外或进入其他车间进行后续处理。

进一步的，还包括钝化操作，拉丝结束后的车体直接推入到钝化车间完成后续处理。

进一步的，机器人仅设置在车体一侧，步骤S3中，机器人对车体一侧进行磨削及拉丝作业，完成后，将车体1、2工位互换位置，由机器人对车体另一侧进行磨削及拉丝作用；或，在车体两侧均设有机器人，步骤S3中，两侧机器人同时对相应侧的车体侧墙进行磨削及拉丝作业。

进一步的，步骤S3中的拉丝作业包括粗磨、精磨及拉丝工序，各工序的工具由机器人操控，并可自动更换。

本发明同时还提供了一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，自动完成车体侧墙的拉丝操作，达到最佳的拉丝效果。

一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，所述系统包括中央控制系统、机器人、拉丝装置、导轨、激光测量系统、离线编程软件、电控系统及在线轮径检测装置，其中，

激光测量系统，对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统；

中央控制系统，内设离线编程软件，对测量的位姿数据进行计算，并生成精确的拉丝路径，并转换成机器人运动指令下载到机器人的控制器中，并控制其他运行程序；机器人：机器人的控制器接受中央控制系统的指令，操控拉丝装置对车体进行车体拉丝；

电控系统：实时对进给速度、压力、转速的工艺参数进行调整；

导轨：车体运行轨道；

在线轮径检测装置：对拉丝装置的磨损情况进行参数补偿，及时调整机器人的定位程序。

进一步的，所述激光测量系统安装在所述机器人的手臂上。

进一步的，所述拉丝装置中包括磨削工具，可进行磨削作业。

进一步的，所述磨削工具为千叶轮。

进一步的，所述拉丝系统还包括磨料检测存取装置。

综上所述，本发明提供的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统及拉丝工艺，与现有技术相比，具有如下优点：

1.系统通过离线编程、在线校准、机器人视觉等国际领先技术，保证系统具有很高的柔性智能，不仅可实现对不同车型表面的拉丝作业，并确保加工质量的一致性，而且人机交互友好、操作简单；

2.工业型机器人具有较高的加工柔性，可实现对不同车型、不同形状表面的拉丝作业；千叶轮的叶片在磨削过程中可适应板材的局部形变，随形性能好，可以保证最低减薄量；

3.高性能激光测量系统保证在拉丝作业前精确测量车体的实际制造误差，并通过控制算法对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配；

4.粗磨、精磨、拉丝各道工序的工具可自动更换，无需人工干预，高系统安全性及工作效率；

5.可实现自动化柔性智能拉丝作业，自动适应工件表面形状在一定范围内的变化，始终保持恒定的法向拉丝力，进给速度、压力、转速等工艺参数由电控系统实时进行调整，以达到最佳的拉丝效果。

附图说明：

图1：本发明一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统结构平面示意图；

图2：本发明一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统结构立体示意图一；

图3：本发明一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统结构立体示意图二

其中：中央控制室1，在线轮径检测装置2，机器人3，工具库4，机器人轨道5，车体6，轨道7，牵车台8，拉丝装置9，工具标定台10，地面除尘装置11，一位侧12，除尘风道13。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图3所示，本发明提供的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，包括中央控制系统、机器人3、拉丝装置9、轨道7、激光测量系统、离线编程软件及电控系统，

激光测量系统，可在线校准，对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统；

中央控制系统，内设离线编程软件，对测量的位姿数据进行计算，根据内置的控制算法，对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，生成精确的拉丝路径，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配并转换成机器人运动指令下载到机器人的控制器中，并控制其他运行程序；

机器人3：机器人3的控制器接受中央控制系统的指令，操控拉丝装置9对车体进行车体拉丝；

电控系统：实时对进给速度、压力、转速的工艺参数进行调整；

轨道7：车体运行轨道；

在本实施例中，轨道车辆车体侧墙拉丝厂房主要承担无涂装铝合金车体表面修整、拉丝任务，在厂房内，设有2股轨道7，每股轨道7布置1个台位，共计2个台位，每个台位可布置施工台，每个施工台包括一个拉丝台位，所布置的施工台位满足长度20m—25m车体的生产作业，车体厂房总共为2跨。在本实施例中，厂房占地约为30m*15m(长*宽)。本实施例中的轨道车辆车体侧墙拉丝厂房为封闭式厂房，前端有两个工房门，可同时将两台车体6开入拉丝场地内，两个工房门间有一承重梁，不可拆除或改造。

以厂房内一个拉丝台位为例，对轨道车辆侧墙自动化拉丝系统进行具体描述，如附图1至附图3所示，轨道7分为两段，一段在牵车台8一侧，一段在拉丝场地内，两段为一个整体结构，在牵车台8上，可进行装车操作，将车体6放置在架台车上，架台车装载车体6通过轨道7进入拉丝场地，并固定位置，由机器人3对车体进行拉丝作业。在拉丝场地内，轨道7的外侧，设有机器人导轨13，机器人13的底部具有与机器人导轨13配合的结构，机器人3可在机器人导轨上沿车体方向平稳运行。在拉丝场地内，靠近牵车台8侧与拉丝场内的分隔处，设置有中央控制室，即机房，中央控制系统1设置在中央控制室内，中央控制系统1为总控制系统，包括离线编程软件，可对测量的位姿数据进行计算，通过控制算法对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，生成精确的拉丝路径，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配，并转换成机器人运动指令下载到机器人的控制器中，并控制其他运行程序。

在拉丝场地内，轨道7分为一位侧12和二位侧，可按车体运行方向分一位侧12和二位侧的具体分布，一般来说，一位侧12为车头端，二位侧为车尾端，实际操作中，可自由定义一位侧12和二位侧的位置。在一位侧12端的轨道7上，设有在线轮径检测装置2，可检测拉丝装置9是否有磨损，根据检测到的磨损结果及时调整机器人3的定位程序，对车体6的侧墙进行准确拉丝作业。在同侧，机器人3设置在机器人导轨5的端部的前侧，机器人3的底部设有可在机器人导轨5上运行；在机器人导轨5的端部，分别设有工具库4和工具标定台10，工具库4内，按规定位置将精磨、粗磨、拉丝等各类工具准确摆放，由工具标定台10确定摆放位置，机器人3可以根据指令在工具库4内取放各类工具，进行相应操作。并且粗磨、精磨、拉丝各道工序的工具可自动更换，无需人工干预，提高系统安全性及工作效率。粗磨、精磨、拉丝等各类拉丝作业所需的工具按规定放置，以便机器人3对各道工序的工具自动更换，无需人工干预，提高系统安全性及工作效率。工具库4和工具标定台10的设置位置可根据需要设定。拉丝作业包括磨削作业，因此拉丝装置9中包括磨削工具，对车体进行磨削作业，在本实施例中，磨削工具为千叶轮，千叶轮的叶片在磨削过程中可适应板材的局部形变，随形性能好，可以保证最低减薄量。拉丝系统还包括磨料检测存取装置，定时监测磨料的使用情况，以便及时进行补充。

在拉丝场地内还设有地面除尘装置11，在本发明实施例中，轨道7的一位侧12的两边，各设有一个地面除尘装置11，用于收集并处理在加工操作过程中产生的粉尘，用以防止粉尘在空气中浓度过大，遇明火而发生爆炸。同时，厂房内还设有除尘风道15，通过风力除尘，除尘风道15为两道，如图2所示，分列在厂房顶部，正对两条轨道7的外侧，并在尾部汇总成一道除尘风道。

机器人3采用现有常用的工业操作机器人，根据指令自动完成拉丝操作，包括粗磨、精磨及看拉丝，在机器人3手臂上安装有激光测试系统，可对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗的准确位置，并将测量数据的位姿数据上传到中央控制系统中计算、生成精确的拉丝路径，随后转换成机器人运动指令下载到机器人控制器中，机器人3握持拉丝装置进行车体拉线，整个过程自动完成无需人工干预。

在牵车台8侧将待加工的车体6装载在架台车上，通过轨道7进入拉丝场地内，定位在拉丝工位上，由机器人对车体6进行磨削及拉丝操作，当在轨道7两侧均设置有机器人3时，两侧的机器人3同时对车体6的两侧进行操作，当轨道7只在一侧设置机器人3时，由机器人对1、2工位的车体一侧进行磨削，由架台车将1、2工位的车体互换位置，由机器人3对1、2工位车体的另一侧进行磨削及拉丝作业，完成后，架台车从1、2工位将车体退出到牵车台8上。如在拉丝完毕后需进行钝化处理，可用拖车由牵车台8侧将架台车直接推入钝化车间，完成后续处理。拉丝车间与钝化车间通过自动卷帘门进行隔离，减少运行距离，使得厂房布置紧凑，节省用地及运输成本。

本发明除提供上述的轨道车辆车体侧墙自动拉丝系统外，还提供了一套利用此自动拉丝系统的进行操作的拉丝工艺，可进行自动拉丝操作，无需人工干预，拉丝工艺包括以下步骤：

S1，车体进入拉丝工位后，系统自动起动，激光测量系统对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗的准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统计算，生成精确的拉丝路径；

S2，中央控制系统将计算结果及生成的拉丝路径转换成机器人运动指令下载到机骂人控制器；

S3，机器人根据指令利用拉丝装置进行车体拉丝作业；拉丝作业包括粗磨、精磨及拉丝工序，机器人根据不同的作业方式及工序在工具库中自动选择所使用的工具，并自动更换工具，无需人工干预。

S4，完成后，将车体退出工房外或进入其他车间进行后续处理。

需要注意的是，在步骤S3中，如当机器人仅设置在轨道一侧时，即机器人在车体一侧时，机器人对1、2工位的车体一侧进行磨削及拉丝作业，完在后，由架台车将1、2工位的车体互换位置，由机器人对1、2工位车体另一侧进行磨削及拉丝作业；当在轨道两侧均设置机器人时，即车体两侧均设置机器人时，两侧同时进行磨削及拉丝作业。且步骤S3中的拉丝作业包括粗磨、精磨及拉丝工序，各工序的工具由机器人操控，并可自动更换。

同时，在步骤S3中，拉丝装置可进行在线实时测量，如利用在线轮径检测装置，检测拉丝装置是否有磨损，根据检测到的磨损情况进行参数补偿，及时调整机器人的定位程序，对车体侧墙进行准确拉丝作业。

如在拉丝完毕后还进行钝化操作，拉丝结束后的车体经牵车台由架台车直接推入到钝化车间完成后续处理。钝化车间与拉丝车间通过自动卷帘门进行隔离。

综上所述，本发明提供的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统及拉丝工艺，与现有技术相比，具有如下优点：

1.系统通过离线编程、在线校准、机器人视觉等国际领先技术，保证系统具有很高的柔性智能，不仅可实现对不同车型表面的拉丝作业，并确保加工质量的一致性，而且人机交互友好、操作简单；

2.工业型机器人具有较高的加工柔性，可实现对不同车型、不同形状表面的拉丝作业；千叶轮的叶片在磨削过程中可适应板材的局部形变，随形性能好，可以保证最低减薄量；

3.高性能激光测量系统保证在拉丝作业前精确测量车体的实际制造误差，并通过控制算法对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配；

4.粗磨、精磨、拉丝各道工序的工具可自动更换，无需人工干预，高系统安全性及工作效率；

5.可实现自动化柔性智能拉丝作业，自动适应工件表面形状在一定范围内的变化，始终保持恒定的法向拉丝力，进给速度、压力、转速等工艺参数由电控系统实时进行调整，以达到最佳的拉丝效果。

如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺，其特征在于：所述拉丝工艺包括以下步骤：

S1，车体进入拉丝工位后，拉丝系统自动起动，激光测量系统对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗的准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统计算，与中央控制系统中预存的车体三维模型进行比较及校正，并通过控制算法对拉丝工艺参数及路径进行在线规划，生成精确的拉丝路径，确保不同车体均有最佳拉丝参数匹配；

S2，中央控制系统将计算结果及生成的拉丝路径转换成机器人运动指令下载到机器人控制器；

S3，利用在线轮径检测装置对拉丝装置进行磨损检测，根据检测到的磨损情况进行参数补偿，调整机器人的定位程序，机器人再根据指令利用拉丝装置进行车体拉丝作业；

S4，完成后，将车体退出工房外或进入其他车间进行后续处理。

2.如权利要求1所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺，其特征在于：还包括钝化操作，拉丝结束后的车体直接推入到钝化车间完成后续处理。

3.如权利要求1所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺，其特征在于：机器人仅设置在车体一侧，步骤S3中，机器人对车体一侧进行磨削及拉丝作业，完成后，将车体1、2工位互换位置，由机器人对车体另一侧进行磨削及拉丝作用；或，在车体两侧均设有机器人，步骤S3中，两侧机器人同时对相应侧的车体侧墙进行磨削及拉丝作业。

4.如权利要求1所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统的拉丝工艺，其特征在于：步骤S3中的拉丝作业包括粗磨、精磨及拉丝工序，各工序的工具由机器人操控，并可自动更换。

5.一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，其特征在于：所述系统包括中央控制系统、机器人、拉丝装置、导轨、激光测量系统、离线编程软件、电控系统及在线轮径检测装置，其中，

激光测量系统，对车体轮廓进行扫描，确定车体及门、窗准确位置，并将测量的位姿数据上传到中央控制系统；

中央控制系统，内设离线编程软件，对测量的位姿数据进行计算，并生成精确的拉丝路径，并转换成机器人运动指令下载到机器人的控制器中，并控制其他运行程序；机器人：机器人的控制器接受中央控制系统的指令，操控拉丝装置对车体进行车体拉丝；

电控系统：实时对进给速度、压力、转速的工艺参数进行调整；

导轨：车体运行轨道；

在线轮径检测装置：对拉丝装置的磨损情况进行参数补偿，及时调整机器人的定位程序。

6.如权利要求5所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，其特征在于：所述激光测量系统安装在所述机器人的手臂上。

7.如权利要求5所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，其特征在于：所述拉丝装置中包括磨削工具，可进行磨削作业。

8.如权利要求7所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，其特征在于：所述磨削工具为千叶轮。

9.如权利要求5所述的一种轨道车辆侧墙自动化拉丝系统，其特征在于：所述拉丝系统还包括磨料检测存取装置。