CN107471230A - 一种叶片多机器人智能协同作业控制系统 - Google Patents

一种叶片多机器人智能协同作业控制系统 Download PDF

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Abstract

一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，该系统包括以下部分：工艺控制层、组合配置层和驱动接口层等三层结构；工艺控制层依据叶片加工工艺要求，向组合配置层发送伺服轴分时组合与联动控制信息；组合配置层按照伺服轴组合联动要求，实时配置连接驱动接口层中相应伺服轴驱动器接口，分时组成多种机器人伺服轴联动控制组，并将工艺控制层的联动控制信息传送给驱动接口层中指定的伺服轴驱动器，驱动伺服轴运动。本发明通过分层分组与分时配置联动控制方式，实现在一套控制系统中对若干个伺服轴按协同工艺要求进行分时组合的伺服轴联动控制，有效解决若干个伺服轴分时组合联动需要配备多套控制系统的问题。

Description

一种叶片多机器人智能协同作业控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，尤其是涉及一种叶片多机器人智能协同作业控制系统。
背景技术
在叶片的多轴联动加工领域中，多轴联动机器人根据叶片的加工姿态通过控制机器人发送控制信息控制轴的联动实现叶片的加工。现有的叶片加工检测设备通常为独立设备的集群组合，如申请号为201410771795.6的专利“叶片智能磨削柔性制造系统”未能消除叶片在集群组合的设备间进行加工时所产生的二次装夹定位误差。还有的集群组合设备虽然能在叶片一次装夹定位下完成叶片的铣削、磨削、抛光和检测加工，但其采用多套独立控制机器人直接组合形成，需要为每套机器人配备独立控制系统，各机器人间依靠外部通信方式进行协同作业，导致设备效率低、成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种叶片多机器人智能协同作业控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，包括以下部分：
1)工艺控制层(26)、组合配置层(27)和驱动接口层(28)等三层结构。工艺控制层26由多机器人伺服轴协同控制器29构成，组合配置层27由工艺控制层26定义的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口组成，驱动接口层28由各机器人伺服轴驱动器组成；
2)工艺控制层26中多机器人伺服轴协同控制器29依据叶片加工工艺要求，向组合配置层27中的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口发送伺服轴分时组合与联动控制信息；
3)组合配置层27按照伺服轴组合联动插补要求，实时配置连接驱动接口层28中相应的伺服轴驱动器接口，分时组成多种机器人伺服轴联动插补控制组，并将工艺控制层26的联动插补控制信息传送给驱动接口层28中指定的伺服轴驱动器，驱动伺服轴作轨迹插补运动；
4)将叶片安装在由X轴、Y轴、A轴组成的协同作业工作台上，整个加工过程叶片只进行一次装夹，由协同作业工作台与各机器人进行分时配置组合，实现对叶片磨削、清根、抛光和检测加工过程的六轴联动插补控制功能；
5)叶片磨削加工时，组合配置层27中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层28中X轴、Y、轴、A轴、B轴、C轴、Z轴匹配，组成叶片磨削机器人，完成叶片六轴联动磨削加工；
6)叶片清根加工时，组合配置层27中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层28中X轴、Y、轴、A轴、B′轴、C′轴、Z′轴匹配，组成叶片清根机器人，完成叶片六轴联动清根加工；
7)叶片抛光加工时，组合配置层27中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层28中X轴、Y、轴、A轴、B″轴、C″轴、Z″轴匹配，组成叶片抛光机器人，完成叶片六轴联动抛光加工；
8)叶片检测时，组合配置层27中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层28中X轴、Y、轴、A轴、B″′轴、C″′轴、Z″′轴匹配，组成视觉检测机器人，完成叶片六轴联动检测；
进一步地，所述工艺控制层26中的多机器人伺服轴协同控制器29通过内部通讯实现在一套控制系统中对若干个伺服轴按协同工艺要求进行分时组合的伺服轴联动插补控制，无需多个控制系统通过外部通讯控制。
进一步地，所述机器视觉检测机器人在叶片加工之前对叶片的形状尺寸与位置姿态进行检测，根据检测数据确定磨削和抛光的加工坐标系及其加工工艺参数。
进一步地，所述多机器人伺服轴协同控制器(29)进行分时六轴联动插补控制的同时，其余的伺服轴也可由多机器人伺服轴协同控制器(29)进行运动控制，但不与组合轴系进行联动插补控制。
更进一步地，所述机器视觉检测机器人在叶片加工结束后对叶片的形状尺寸与位置姿态进行检测，并与叶片理论数模参数及其允差进行对比后，可分析判断叶片磨、抛加工的工艺质量。
本发明的有益效果是：由于采用了上述一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，在底层硬件不变的情况下，通过对组合配置层和驱动接口层中各轴的匹配，实现一台设备只需要一个控制系统即可控制多种不同轴系进行联动的功能，可将协同作业工作台与磨削机器人、清根机器人、抛光机器人、视觉检测机器人进行分时配置，组成支持磨、抛、检等工艺过程的可重构六轴联动智能协同作业设备，有效的节约了设备的成本，提高了设备的可重构性和灵活性，改变了设备运行方式，提高了设备的运行效率。
附图说明
图1是本发明机器人示意图；
图2是本发明在多轴协同作业设备上应用示意图；
图3是本发明在多轴协同作业设备上不同轴系组合机器人示意图；
图示标记，1、C轴转台，2、Z轴立柱，3、摆动轴B，4、上下料桁架，5、X轴导轨，6、工作台床身，7、视觉检测传感器，8、摆动轴B″′，9、C″′轴立柱，10、Z″′轴立柱，11、A轴基座，12、X轴移动滑台，13、Y轴导轨，14、机器视觉检测校准标定传感器，15、C″轴转台，16、Z″轴立柱，17、摆动轴B″，18、排屑通道，19、叶片，20、排屑槽，21、Z′轴立柱，22、C′轴转台，23、摆动轴B′，24、Y轴移动滑台，25、物流通道，26、工艺控制层，27、组合配置层，28、驱动接口层，29、多机器人伺服轴协同控制器。
具体实施方式
下面结合附图和一个具体实施例对本发明做进一步的阐述：
如图1所示，本实施例是一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，包括工艺控制层26、组合配置层27、驱动接口层28。工艺控制层26只负责发送控制信息至组合配置层27中的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴，组合配置层27中的轴是人为定义的轴的接口，实际运动的轴为驱动接口层28中的各轴，因此，工艺控制层26中的多机器人伺服轴协同控制器29只需根据设备的加工功能发送控制信息至接口层27中的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴，组合配置层27中轴的接口与驱动接口层28中各轴进行匹配，驱动接口层28中的各轴按照顺序进行组合，实现一个控制系统控制驱动接口层28中不同轴系的联动。
如图2所示，一种叶片多机器人智能协同作业控制系统在多轴协同作业设备上的应用，多机器人伺服轴协同控制器29控制由X轴移动滑台12、Y轴移动滑台24组成的二维运动平台移动至上下料桁架4处，完成叶片的安装、定位；由X轴移动滑台12、Y轴移动滑台24组成的二维运动平台将叶片移动至磨削加工工位，由A轴、X轴、Y轴与磨削加工机器人中B、C、Z轴组成的六轴联动机器人对叶片进行磨削加工；由X轴移动滑台12、Y轴移动滑台24组成的二维运动平台将叶片移动至清根加工工位，由A轴、X轴、Y轴与磨削加工机器人中B′、C′、Z′轴组成的六轴联动机器人对叶片进行清根加工；清根加工完成后，由A轴、X轴、Y轴与抛光加工机器人中B″、C″、Z″轴组成的六轴联动机器人对叶片进行抛光加工；抛光加工完成后，由X轴移动滑台12、Y轴移动滑台24组成的二维运动平台将叶片移动至成品检测工位处，首先通过机器视觉检测校准标定传感器14对叶片与视觉检测传感器7的位置进行标定，然后由A轴、X轴、Y轴与成品检测机器人中B″′、C″′、Z″′组成的六轴联动机器人对叶片进行检测。
机器视觉检测机器人在叶片加工之前对叶片的形状尺寸与位置姿态进行检测，根据检测数据确定磨削和抛光的加工坐标系及其加工工艺参数；机器视觉检测机器人在叶片加工过程中对叶片的形状尺寸与位置姿态进行检测，并根据检测数据可实时精确调整磨削和抛光的加工工艺参数；机器视觉检测机器人在叶片加工结束后对叶片的形状尺寸与位置姿态进行检测，并与叶片理论数模参数及其允差进行对比后，可分析判断叶片磨、抛加工的工艺质量。
如图3所示，多轴协同作业设备中轴系的组合，A轴、X轴、Y轴与B轴、C轴、Z轴组成的磨削机器人的实现叶片的磨削，A轴、X轴、Y轴与B′、C′、Z′轴组成的清根机器人的实现清根加工，A轴、X轴、Y轴与B″、C″、Z″轴组成的抛光机器人的实现抛光加工，A轴、X轴、Y轴与B″′、C″′、Z″′轴组成的机器视觉检测机器人的实现检测。设备由单一控制系统控制多个联动机器人，在组合配置层27改变对底层电机的控制，实现工艺控制层26和驱动接口层28的完全独立，只需在组合配置层27对驱动接口层中的轴系进行组合，即可实现不同轴系的联动。
以上本发明用在多轴联动设备叶片的打磨、清根、抛光、检测中，由于多轴联动设备有多种结构形式，因此，本发明将上述多轴联动设备作为典型实施例来说明本发明的功能，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所做的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，其特征在于：所述系统包括以下部分：
1)工艺控制层(26)、组合配置层(27)和驱动接口层(28)等三层结构。工艺控制层(26)由多机器人伺服轴协同控制器(29)构成，组合配置层(27)由工艺控制层(26)定义的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口组成，驱动接口层(28)由各机器人伺服轴驱动器组成；
2)工艺控制层(26)中多机器人伺服轴协同控制器(29)依据叶片加工工艺要求，向组合配置层(27)中的1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口发送伺服轴分时组合与联动插补控制信息；
3)组合配置层(27)按照伺服轴组合联动插补要求，实时配置连接驱动接口层(28)中相应的伺服轴驱动器接口，分时组成多种机器人伺服轴联动插补控制组，并将工艺控制层(26)的联动插补控制信息传送给驱动接口层(28)中指定的伺服轴驱动器，驱动伺服轴作轨迹插补运动；
4)将叶片安装在由X轴、Y轴、A轴组成的协同作业工作台上，整个加工过程叶片只进行一次装夹，由协同作业工作台与各机器人进行分时配置组合，实现对叶片磨削、清根、抛光和检测加工过程的六轴联动插补控制功能；
5)叶片磨削加工时，组合配置层(27)中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层(28)中X轴、Y、轴、A轴、B轴、C轴、Z轴匹配，组成叶片磨削机器人，完成叶片六轴联动磨削加工；
6)叶片清根加工时，组合配置层(27)中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层(28)中X轴、Y、轴、A轴、B′轴、C′轴、Z′轴匹配，组成叶片清根机器人，完成叶片六轴联动清根加工；
7)叶片抛光加工时，组合配置层(27)中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层(28)中X轴、Y、轴、A轴、B″轴、C″轴、Z″轴匹配，组成叶片抛光机器人，完成叶片六轴联动抛光加工；
8)叶片检测时，组合配置层(27)中1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴接口分别与驱动接口层(28)中X轴、Y、轴、A轴、B″′轴、C″′轴、Z″′轴匹配，组成视觉检测机器人，完成叶片六轴联动检测。
2.根据权利要求1所述的一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，其特征在于：所述工艺控制层(26)中的多机器人伺服轴协同控制器(29)通过内部通讯实现在一套控制系统中对若干个伺服轴按协同工艺要求进行分时组合的伺服轴联动插补控制，无需多个控制系统通过外部通讯控制。
3.根据权利要求1所述的一种叶片多机器人智能协同作业控制系统，其特征在于：所述多机器人伺服轴协同控制器(29)进行分时六轴联动插补控制的同时，其余的伺服轴也可由多机器人伺服轴协同控制器(29)进行运动控制，但不与组合轴系进行联动插补控制。
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