CN107716674A - 机器人滚边系统闭环控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人滚边系统闭环控制方法，其滚边系统是采用带有内置力传感器的滚边工具，在滚边工具主轴的前端设置压边滚轮，利用压边滚轮对置于胎模平面上的板件进行滚边，在滚边过程中，滚边工具中弹簧被压缩，利用弹簧压力提供压边滚轮的滚边力。本发明利用内置力传感器实时检测获得弹簧压力检测值，根据弹簧压力检测值实时控制滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线之间的夹角，使板件所受滚轮压力保持在设定范围内，实现机器人滚边系统的闭环控制，本发明方法能够有效消除滚边缺陷，减少人工干预，提高效率。

Description

机器人滚边系统闭环控制方法
技术领域
本发明涉及机器人滚边系统控制方法，更具体地说是应用在滚边设备中的以实现滚边过程自动控制的控制方法。
背景技术
现有技术中的滚边是采用滚边工具配合胎模，将定位在胎模上的外板件通过翻边和滚压对内板件形成包边。
影响滚边成形质量的因素很多，包括内外板件及外板翻边的加工差异，板件在胎模上的定位状态，滚边工具的疲劳失效等等，都会导致滚轮对板件产生的压力发生波动。滚边压力大会造成外板压痕深、飞边等，影响外观；滚边压力小则会造成包边不实的缺陷，滚边压力控制不均易造成滚边波浪、棱线不顺等缺陷。
目前，在机器人滚边控制系统中是采用开环控制方式，即机器人带着滚边工具按照既定轨迹运行，滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线的夹角α在通过示教确定之后即不再改变。滚边系统所实施的监测有两种形式，一种是定期对滚边工具中的弹簧进行压力检测，是为保证滚边工具产生的压力的准确性，但其对于滚边过程中因受到包括翻边高度差异、胎模异物以及板件定状态发生改变等外在因素的影响而导致的滚边力变化无法进行实时监控和调整，不能消除质量缺陷；另一种是采用内置有力传感器的滚边工具，滚边过程中通过力传感器在线采集滚边力，但这种实时监测同样不能消除质量缺陷；同时开环控制方式需要大量的人工干预，极大地限制了滚边效率。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种机器人滚边系统闭环控制方法，通过对滚边压力的实时监测，并根据监测动态调整机器人的运行轨迹，进而控制滚边压力在设定的范围内，实现滚边质量的闭环控制，消除滚边缺陷，减少人工干预，提高效率。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明机器人滚边系统闭环控制方法，所述滚边系统是采用带有内置力传感器的滚边工具，在滚边工具主轴的前端设置压边滚轮，利用压边滚轮对置于胎模平面上的板件进行滚边，其特点是：在滚边过程中，滚边工具中弹簧被压缩，利用弹簧压力提供压边滚轮的滚边力，利用内置力传感器检测获得所述弹簧压力，针对所述滚边系统按如下方式实现闭环控制：
利用所述内置力传感器实时检测获得弹簧压力检测值F1，根据弹簧压力检测值F1，并按式(1)实时控制夹角α，使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内；
F2＝F1×cosα
(1)，
所述夹角α为滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线之间的夹角。
本发明机器人滚边系统闭环控制方法的特点也在于：所述实时控制夹角α是指：保持弹簧压力检测值F1在设定范围内，保持板件与胎模为固定模式，调整滚边工具的姿态，使夹角α增大或减小，从而使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明闭环控制方法实现了机器人滚边系统的自动控制，能消除滚边缺陷，提高产品质量，大大减少人工干预，显著提高滚边工作效率。
2、本发明调整方式简单可靠，易于控制，易于实施。
附图说明
图1为本发明中滚边工具滚边状态示意图；
图2为本发明中滚边工具内部结构及滚轮受力分析示意图；
图中标号：1滚边工具，1a内置力传感器，1b传感器压头，1c弹簧，1d压边滚轮，2外板，3内板，4胎模。
具体实施方式
参见图1和图2，本实施例中机器人滚边系统采用带有内置力传感器1a的滚边工具1，内置力传感器1a与滚边工具1的主轴处在同轴位置上，弹簧1c由传感器压头1b压缩限位；在滚边工具1的主轴的前端设置压边滚轮1d，利用压边滚轮1d对置于胎模4的平面上的板件进行滚边，使得在内板3和外板2之间形成包边；在滚边过程中，压边滚轮1d受到滚边力并传递到滚边工具1中的弹簧1c，弹簧1c被压缩，利用弹簧压力提供压边滚轮的滚边力，由传感器压头1b将弹簧压力传递到内置力传感器1a，利用内置力传感器1a检测获得弹簧压力。
本实施例中针对滚边系统按如下方式实现闭环控制：
利用内置力传感器1a实时检测获得弹簧压力检测值F1，根据弹簧压力检测值F1，并按式(1)实时控制夹角α，使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内；
F2＝F1×cosα
(1)
图2所示，夹角α为滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线之间的夹角，实时控制夹角α是指：保持弹簧压力检测值F1在设定范围内，保持板件与胎模为固定模式，调整滚边工具1的姿态，使夹角α增大或减小，从而使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内。
控制原理：
现有技术中的开环控制，其滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线的夹角α是由机器人的运行姿态决定，夹角α一旦通过滚边轨迹调试确定，即不再变动；本发明通过改变夹角α来改变板件所受滚轮压力F2。
具体实施中，滚边工具1由机器人进行操控，由内置力传感器1a实时检测获得的弹簧压力检测值F1为模拟信号，利用模数转换电路将弹簧压力检测值F1为模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送给信号处理器；在信号处理器中，首先判断弹簧压力检测值F1是否在设定范围内；若否，机器人保持夹角α的运动姿态；若是，则按式(1)调整夹角α，使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内，从而保证滚边质量。

Claims (2)

1.机器人滚边系统闭环控制方法，所述滚边系统是采用带有内置力传感器的滚边工具，在滚边工具主轴的前端设置压边滚轮，利用压边滚轮对置于胎模平面上的板件进行滚边，其特征在于：在滚边过程中，滚边工具中弹簧被压缩，利用弹簧压力提供压边滚轮的滚边力，利用内置力传感器检测获得所述弹簧压力，针对所述滚边系统按如下方式实现闭环控制：
利用所述内置力传感器实时检测获得弹簧压力检测值F1，根据弹簧压力检测值F1，并按式(1)实时控制夹角α，使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内；
F2＝F1×cosα (1)，
所述夹角α为滚边工具主轴轴线与通过滚边接触点的滚轮法线之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的机器人滚边系统闭环控制方法，其特征在于：所述实时控制夹角α是指：保持弹簧压力检测值F1在设定范围内，保持板件与胎模为固定模式，调整滚边工具的姿态，使夹角α增大或减小，从而使板件所受滚轮压力F2保持在设定范围内。
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