CN109318076B - 一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法及装置，主要应用于铸造件的机器人自动打磨领域。方法包括以下几步：首先对铸件模具进行编号，并将根据待打磨部位将打磨路径分段，选取不同铸件模具铸造的零件各一个进行打磨并根据打磨效果确认补偿值；在抓取工件时通过位置传感器获得气缸活塞位置，然后通过PLC通过活塞位置的模拟量计算当前零件的模具编号并传输至机器人，机器人调用对应的补偿值进行打磨。本发明在机器人铸件清理中可对因铸件模具的尺寸一致性误差引起的铸件的误差进行补偿，提高打磨精度和效果，避免因铸件模具的尺寸误差引起的加工误差。

Description

一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及铸件打磨领域，具体涉及一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法及装置。
背景技术
铸件清理是指对铸件分型面处的飞边毛刺进行打磨，打磨时不能过度打磨，否则将伤到铸件本体，所以传统的打磨均是人工打磨完成，由工人手持角磨机和电动打磨枪进行加工，不仅效率低、成本高，而且对工人的健康会造成极大的损伤。所以现在广泛采用机器人进行打磨，不仅能够提高加工效率、保证加工精度、还能降低打磨成本。
但是由于零件在铸造过程中使用的模具不同，往往铸造出的零件误差也各不相同，但是同一个模具铸造出的零件误差基本相同，且误差方向和大小一致。在机器人打磨时一般是通过绝对路径进行打磨的，所以若所有零件均使用按照某一模具铸造出的零件进行编程得到的轨迹进行打磨，则会打伤零件，造成不必要的损失。
传统的打磨方式存在以下缺点：1、人工打磨劳动强度大、工作时间长，效率低下，打磨效果一致性差；2、手工打磨过程中产生的大量粉尘，对环境影响十分严重，对人体造成损害；3、不同模具铸造出的零件不相同导致使用绝对轨迹进行打磨时容易损伤工件；4、机器人控制系统的数据处理能力弱，计算结果不准确，且机器人配置模拟量输入模块成本高；
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，用于在进行机器人清理铸件时能根据铸件的模具进行补偿，消除因铸件模具的尺寸一致性带来的误差。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，
对铸件模具和待打磨部位进行编号，并通过按照理论路径进行打磨确认当前模具和当前打磨部位的补偿值；
在抓取零件时判断当前零件的铸件模具编号，并在打磨程序中调用当前模具的各部位的最佳补偿值对其进行打磨。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，对铸件模具和待打磨部位进行编号，选取不同模具铸造的零件按照理论轨迹进行打磨后根据打磨效果确定在打磨当前模具各部位铸造件时补偿值，并将其分别存储数组a[n][m]中。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，补偿值包括不同模具铸造的零件的各部位的轨迹补偿值；对各模具铸造的零件的各部位的轨迹补偿具体包括：
步骤1：对铸件模具进行编号，记做1,2,3，…n，并根据特征部位对打磨轨迹进行分段，记做1,2，…，m；
步骤2：通过理论模型对零件进行离线编程，获取对零件各部分进行打磨需要打磨轨迹gm(x,y,z)，所述打磨轨迹包括
直线：包括直线的起点和终点；
圆弧：包括圆弧的起点、终点和中间点；
不规则曲线：包括不规则曲线的若干位置点，若干位置点进行拟合后组成；
步骤3：通过对打磨后的零件的特征部位尺寸进行检查，并根据打磨效果确定当前模号的各部位的补偿值，通过显示界面和PLC模块对各模号的各部位补偿值进行设定，并存储在a[n][m]中；
步骤4：在后续运行时，打磨路径gm(x,y,z)调取a[n][m]中的值进行补偿。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，通过位置传感器获取抓手抓取各模具铸件时的值AI，并通过模拟量输入至PLC，通过PLC对AI进行计算并判断其使用的铸件模具编号n并通过profinet协议将模具编号n传输至机器人控制器。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，在机器人主程序中通过TEST指令对模具编号n进行判断，并根据机器人当前打磨部分对打磨部位进行判断，再调用铸件模具编号n和打磨部位m对应数组a[n][m]中的补偿值。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，所述不同铸件模具铸造出的零件在特征部位尺寸不同，抓手通过夹紧特征部位对零件进行抓取，抓取后气缸活塞的实际行程不同，并可通过位置传感器检测气缸位置确定所抓取的零件对应模具，并将位置值以模拟量输出至PLC。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，PLC采集到位置传感器的模拟量后通过CALCULATE指令对采集到的模拟量值进行计算，根据计算结果判断当前零件模号；所述计算公式为Y＝a*AI+b,
Figure BDA0001839948320000031
PLC将结果n以整型数值传递至机器人。
在上述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，所述机器人与PLC之间通过工业交换机进行连接，并通过profinet协议传输信号，PLC上配置有模拟量输入模块对位置传感器的输出值进行采集。
一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿装置，其特征在于，包括设置在气缸预留凹槽部位的位置传感器，所述位置传感器与PLC模块连接，所述PLC模块与机器人控制系统连接。
本发明的有益效果是：1、对铸件模具的尺寸一致性导致的铸件尺寸误差进行补偿，使机器人铸件清理时的容错率更高；2、降低了对铸件模具的尺寸一致性要求，即使铸件模具存在误差也可进行补偿；3、使用位置传感器对零件模号进行判断，并通过PLC对数据进行采集、处理、传递，降低了成本，提高了模号判断结果的准确性。
附图说明
图1为本发明的机器人铸件清理设备抓取零件示意图。
图2为本发明的机器人铸件清理设备的抓手示意图。
图3为本发明的机器人铸件清理设备的抓手气缸示意图。
图4为本发明的打磨部位号打磨轨迹补偿示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
图中，1-定位销，2-V型块，3-伸缩气缸，4-三点气爪，5-夹持指，6-导轨，7-连接板，8-安装板，9-侧板，10-底板，11-防尘外壳，12-位置传感器。
一、首先介绍下本发明所采用的抓取机构。
如图1所示的抓手抓取零件整体示意图，抓手安装于机器人末端用于抓取工件，机器人型号为IRB 6700-200/2.60。如图3所示抓手包括定位机构、夹紧机构、外罩和零件，所述定位机构包括两个定位销1和一个V型块2，所述夹紧机构包括伸缩气缸3，三点气爪4，夹持指5、导轨6、连接板7及其他连接件，所述外罩包括安装板8、侧板9、底板10和防尘外壳11，定位销1和V型块2通过螺纹安装在底板10上。如图3所示为抓手的夹紧机构示意图，包括伸缩气缸3，三点气爪4，夹持指5、导轨6、连接板7及其他连接件，导轨6固定在侧板9上，滑块通过连接板7与三点气爪4连接，控制三点气爪4在Z方向的伸缩，夹持指5过螺栓固定在三点气爪4前端，伸缩气缸3通过螺栓固定在安装板8上。当所述抓手抓取不同模具铸造的零件时，伸缩气缸3的活塞位置不同。
二、下面介绍采用上述抓取机构的进行尺寸一致性补偿方法，较佳实施方式包括以下步骤：
步骤1：对铸件的模具进行编号1,2,3,4，并根据特征部位对打磨轨迹进行分段，如图4所示，记做1,2，…，m；选取模号1铸造的零件一个，通过各部分理论轮廓路径g1、g2、g3、g4…进行打磨，并获取补偿值，补偿值的获取具体是获取各位置点的理论坐标Ai0(xi0,yi0,zi0)和实际坐标Ai(xi,yi,zi)之间的偏置值△Ai(xi-xi0,yi-yi0,zi-zi0)，所述各位置点偏置值△Ai即为当前铸件模具的补偿值，在本实施例中，具体是用卡尺对特征部位的位置点进行测量，如图4所示；
步骤2：通过显示界面和PLC对当前模号1铸造的零件的各部位补偿值进行设定，将其存储在a[1][1]、a[1][2]、a[1][3]、a[1][4]…a[1][m]中；
步骤3：在对各模号铸造零件进行编程时，通过位置传感器获取抓手抓取各模号铸件时气缸的位置AI，并通过模拟量采集模块输入PLC，通过PLC对AI进行计算获得当前零件使用的模具，计算公式为Y＝a*AI+b，计算完成后PLC将结果铸件模具编号n通过工业交换机和profinet协议将其传输至机器人控制器；
步骤5：在后续打磨时可通过机器人主程序执行TEST指令判断铸件模号n的值，并在打磨相应部位时调用数组a[n][m]中的补偿值进行加工，如在打磨模号1铸造出的零件时，打磨1号部位则调用补偿值a[1][1]对打磨轨迹g1进行补偿。
本方法的创造点主要体现在：
1、由于不同铸造模具铸造出的产品会存在差异，而同一铸造模具铸造出的产品的尺寸误差基本相同，所以根据不同铸件模具的铸造件进行单独补偿，消除因铸造模具的尺寸一致性导致的铸造件一致性误差；
2、对每一模具的铸件的清理程序进行单独示教获取其最佳补偿值并将其制作成数组存储在机器人控制系统内以供调用；
三、本发明还提供一种尺寸一致性补偿装置，设置在抓取机构内，包括设置在气缸预留凹槽部位的位置传感器12，所述位置传感器与PLC模块连接，所述PLC模块与机器人控制系统连接。位置传感器12安装在伸缩气缸3的T型槽内，用于对伸缩气缸的活塞位置进行测量，并以模拟量输出至PLC模块，所述PLC模块型号为S7-1214DC/DC/DC，具有两个模拟量输入接口。
本装置的创造点主要体现在：
3、通过位置传感器获取气缸位置对模号进行判断，并通过PLC对位置传感器的模拟量进行采集、处理并将结果转换成模号；
4、PLC将模号传输至机器人系统，以使机器人调用相应的最佳补偿值进行铸件清理。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了芯1-定位销，2-V型块，3-伸缩气缸，4-三点气爪，5-夹持指，6-导轨，7-连接板，8-安装板，9-侧板，10-底板，11-防尘外壳，12-位置传感器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，
对铸件模具进行编号，并根据模具的铸造件的打磨部位对轨迹进行分段，通过实际打磨效果对打磨轨迹补偿值进行设定；
在抓取零件时判断当前零件的铸件模具编号，并在打磨程序中调用当前模具铸造的零件的各部位的补偿值对其进行打磨；
补偿值包括不同模具铸造的零件的各部位进行打磨时的轨迹补偿值；对各模具铸造的零件的各部位的轨迹补偿具体包括：
步骤1：对铸件模具进行编号，记做1,2,3，…n，并根据部位对打磨轨迹进行分段，记做1,2，…，m；
步骤2：通过理论模型对零件进行离线编程，获取对零件各部分进行打磨需要的轨迹gm(x,y,z)，所述打磨轨迹包括
直线：包括直线的起点和终点；
圆弧：包括圆弧的起点、终点和中间点；
不规则曲线：包括不规则曲线的若干位置点，若干位置点进行拟合后组成；
步骤3：通过对打磨后的零件的特征部位尺寸进行检查，并根据打磨效果确定当前模号的各部位的补偿值，通过显示界面和PLC模块对各模号的各部位补偿值进行设定，并存储在a[n][m]中；
步骤4：在后续运行时，根据零件模号和打磨路径gm(x,y,z)调取a[n][m]中的值进行补偿；
不同铸件模具铸造出的零件在抓取部位尺寸不同，抓手通过夹紧抓取部位对零件进行抓取，抓取后气缸活塞的实际行程不同，并可通过位置传感器检测气缸位置确定所抓取的零件对应模具，并将位置值以模拟量输出至PLC模块。
2.如权利要求1所述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，在机器人主程序中通过TEST指令对模具编号n进行判断，并在打磨相应部位时调用数组a[n][m]中的补偿值,n为铸件模具编号,m为打磨轨迹分段编号。
3.如权利要求2所述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，通过位置传感器获取抓手抓取各模具铸件时的模拟量值，记为AI，并输入至PLC模块，通过PLC模块对AI进行计算并判断其使用的铸件模具编号n并通过profinet协议将模具编号n传输至机器人控制器。
4.如权利要求3所述的一种基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法，其特征在于，所述机器人与PLC之间通过工业交换机进行连接，并通过profinet协议传输信号，PLC模块上配置有模拟量输入模块对位置传感器的输出值进行采集。
5.一种采用权利要求1所述的基于铸件模具的尺寸一致性补偿方法的装置，其特征在于，包括设置在气缸预留凹槽部位的位置传感器，所述位置传感器与PLC模块连接，所述PLC模块与机器人控制系统连接。
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