CN109465677B - 一种机器人恒力抛光方法 - Google Patents

一种机器人恒力抛光方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109465677B
CN109465677B CN201811242193.6A CN201811242193A CN109465677B CN 109465677 B CN109465677 B CN 109465677B CN 201811242193 A CN201811242193 A CN 201811242193A CN 109465677 B CN109465677 B CN 109465677B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
robot
point
offset
path control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811242193.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109465677A (zh
Inventor
吴超群
曹诗宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201811242193.6A priority Critical patent/CN109465677B/zh
Publication of CN109465677A publication Critical patent/CN109465677A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109465677B publication Critical patent/CN109465677B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种机器人恒力抛光方法，抛光方法步骤为先将要抛光的零件模型导入至机器人软件中，对抛光表面进行取点，设置取点的间隔和行间距，然后对点随机生成偏移量进行偏移最后生成路径，设置力的大小以及方向对零件表面进行恒力抛光。本发明能够消除抛光表面划痕严重的问题，保证整个抛光表面的一致性，可有效提高工件表面粗糙度。

Description

一种机器人恒力抛光方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，涉及一种机器人的抛光方法，特别涉及一种机器人恒力抛光方法。
背景技术
抛光是指对工件表面进行打磨，使其变得更加光亮，最初的抛光通常不去量，并不改变零件的尺寸大小，抛光方式采用羊毛毡、线轮等柔软的工具进行机械抛光。随着抛光技术的不断发展，抛光也能够实现一定范围内的定量去除，同时抛光方式也发展为物理、化学、电解、超声波等不同种类。抛光后的零件表面质量更高、光洁度更高，能够去除铣削等加工残余的变质层、应力层，从而提高零件的寿命和性能，
机械抛光通常分为两个阶段：粗抛主要将铣削后的应力层和刀痕去掉，显著降低表面粗糙度。精抛是在粗抛的基础上，进一步降低零件表面粗糙度，同时对工件进行上光、变亮处理，使其达到规定的表面质量要求。传统的抛光通常由工人手工完成有以下几个缺点(1)其劳动强度大、工作时间长，效率低下，叶片表面纹理的一致性差(2)同时手工抛光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)抛光效果直接取决于工人的熟练程度，而手工抛光的偶然性和不一致性都很强，难以保证零件具有足够的可靠性，在采用机器人进行抛光时由于机器人相较于人手刚度大得多，抛光表面容易产生划痕导致表面质量较差，因此研究一种能够消除表面划痕的表面方法极其重要。
发明内容
本发明的目的在于解决传统人工抛光表面一致性差以及机器人抛光过程中划痕严重等问题，提供一种仿人手的机器人恒力抛光方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种机器人恒力抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取工件被加工面的方程g(x,y,z)；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S(x,y,z)，T(x,y,z)；
步骤3：以行距为D，列距为L的行扫描方式在加工面g(x,y,z)生成第i行j列的参考点Gij(Xij,Yij,Zij)；
步骤4：设置偏置范围△G(△X,△Y,△Z)，对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk＝Gij+△Gij，k＝(i-1)+j，k为路径控制点序数，△Gij为第i行第j列参考点偏置矢量，将起点和终点之间所有路径控制点依次相连，即形成机器人抛光轨迹路径；
步骤5：设置加工面第k个路径控制点Sk的法向接触力Fk(Fx,Fy,Fz)，(Fx,Fy,Fz)为第k个路径控制点接触力的矢量坐标；
步骤6：按照机器人轨迹路径以加工面法向接触力Fk(Fx,Fy,Fz)进行抛光。
作为改进，步骤4中，偏置为在工件表面参考点连线向两侧偏移，相邻参考点的偏置方向相反。
作为改进，步骤4中，每一行参考点偏置量均相同。
作为改进，步骤4中，在偏置完所有参考点后，可以用插值法在相邻路径控制点之间加入新的路径控制点，以便增加成机器人抛光轨迹路径控制密集程度。
作为改进，步骤6中，按照规划的机器人抛光轨迹路径抛光后，再按照步骤4方法将加工面上终点和起点交换，规划反向成机器人抛光轨迹路径，使得反向成机器人抛光轨迹路径与原成机器人抛光轨迹路径刚好交错排列。
作为改进，所述的行距D不大于5mm，列距L不大于3mm，法向接触力Fi范围为8-20N，偏置范围△G不大于1mm。
作为改进，所述机器人恒力抛光方法采用的机器人为六轴机器人，六轴机器人末端通过多维力控传感器安装有电主轴，电主轴上安装抛光工具。
作为改进，所述法向接触力Fi在粗磨、半精磨和精磨时依次减小。
作为改进，所述抛光工具为千页轮或羊毛轮，抛光工具的抛光材料适用于钛合金、铝合金或不锈钢。
一种机器人抛光的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取工件被加工面的方程g(x,y,z)；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S(x,y,z)，T(x,y,z)；
步骤3：以行距为D，列距为L的行扫描方式在加工面g(x,y,z)生成第i行j列的参考点Gij(Xij,Yij,Zij)；
步骤4：设置偏置范围△G(△X,△Y,△Z)，对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk＝Gij+△Gij，k＝(i-1)+j，k为路径控制点序数，△Gij为第i行第j列参考点偏置矢量，将起点和终点之间所有路径控制点依次相连，即形成机器人抛光轨迹路径。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明采用机器人进行执行工具，通过多维力控传感器实现恒力抛光，解决了传统加工工艺中抛光表面质量差，一致性差等问题，大大提高了抛光表面质量和精度。
2、由于机器人刚度较大，在抛光时划痕比较严重，采用上下振动仿人手的抛光方法能够将划痕去除，获得较好的抛光表面质量。
3、本发明是基于工业机器人进行加工，大大提高了加工过程的自动化程度，降低了因人为误差造成的风险，响应了中国制造2025的政策，为传统制造企业向智能制造转型提供了新的思路。
4、通过路径规划减少抛光路径痕迹之间的相互影响，提供抛光质量。
附图说明
图1为平面取点路径图；
图2为平面抛光路径图；
图3为弧面取点路径图；
图4为弧面抛光路径图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。为了更好地理解本发明专利，下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步的说明，以下实施例，机器人基于采用ABB IRB6700-200/2.60型号六轴机器人来说明，力控传感器采用六轴力传感器。
实例1：针对平面的机器人恒力抛光方法
步骤1：获取工件被加工面的方程g(x,y,z)，如图1所示的平面其平面方程为g(x,y,z)其中(0<＝x<＝36,y＝0,0<＝z<＝25)，y为垂直于纸面方向，z为纸面上下方向，x为纸面左右方向；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S(0,0,25),T(0,0,0)；
步骤3：以行距为D＝5mm，列距为L＝3mm的行扫描方式在加工面g(x,y,z)生成第i行j列的参考点Gij(Xij,Yij,Zij)；
步骤4：设置偏置范围△G(0,0,±1.5)，对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk＝Gij+△Gi，k＝(i-1)+j，k为路径控制点序数，在相邻路径控制点Sk之间采用插补算法形成机器人抛光轨迹如图2所示的抛光路径；
步骤5：对平面进行抛光时，法向接触力垂直于平面则力的方向沿着Y的负方向，力的大小为10N，设置加工面第k个路径控制点Sk的法向接触力Fk(0,-10,0)；
步骤6：按照机器人轨迹路径以加工面法向接触力Fk(0,-10,0)进行抛光。
实例2：针对弧面的机器人恒力抛光方法
步骤1：获取工件被加工面的方程g(x,y,z)，如图3所示的弧面其平面方程为g(x,y,z)其中(x2+y2＝122,,0<＝z<＝25)；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S(-12,0,20),T(12,0,0)；
步骤3：以行距为D＝5mm，列距为L＝3mm的行扫描方式在加工面g(x,y,z)生成第i行j列的参考点Gij(Xij,Yij,Zij)；
步骤4：设置偏置范围△G(0,0,±1)，对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk＝Gij+△Gi，k＝(i-1)+j，k为路径控制点序数，在相邻路径控制点Sk之间采用插补算法形成机器人抛光轨迹如图4所示的抛光路径；
步骤5：对弧面进行抛光时，法向接触力与弧面的法向保持一致，则力的方向沿着弧面指向圆心，力的大小为12N，则设置加工面第k个路径控制点Sk的法向接触力Fk(Fx,Fy,0)其中
Figure BDA0001839624040000041
步骤6：按照机器人轨迹路径以加工面法向接触力Fk(Fx,Fy,Fz)进行抛光。

Claims (7)

1.一种机器人恒力抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取工件被加工面的方程g（x,y,z）；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S（x,y,z），T（x,y,z）；
步骤3：以行距为D，列距为L的行扫描方式在加工面g（x,y,z）生成第i行j列的参考点Gij（Xij,Yij,Zij）；
步骤4：设置偏置范围△G（△X,△Y,△Z），对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk=Gij+△Gij，k=（i-1）+j，k为路径控制点序数，△Gij为第i行第j列参考点偏置矢量，将起点和终点之间所有路径控制点依次相连，即形成机器人抛光轨迹路径；
步骤5：设置加工面第k个路径控制点Sk的法向接触力Fk（Fx,Fy,Fz），（Fx,Fy,Fz）为第k个路径控制点接触力的矢量坐标；
步骤6：按照机器人轨迹路径以加工面法向接触力Fk（Fx,Fy,Fz）进行抛光，所述机器人为六轴机器人；
步骤4中，偏置为在工件表面参考点连线向两侧偏移，相邻参考点的偏置方向相反；每一行参考点偏置量均相同；在偏置完所有参考点后，用插值法在相邻路径控制点之间加入新的路径控制点，以便增加成机器人抛光轨迹路径控制密集程度。
2.如权利要求1所述机器人恒力抛光方法，其特征在于：步骤6中，按照规划的机器人抛光轨迹路径抛光后，再按照步骤4方法将加工面上终点和起点交换，规划反向成机器人抛光轨迹路径，使得反向成机器人抛光轨迹路径与原成机器人抛光轨迹路径刚好交错排列。
3.如权利要求1所述机器人恒力抛光方法，其特征在于：所述的行距D不大于5mm，列距L不大于3mm，法向接触力Fk范围为8-20N，偏置范围△G不大于1mm。
4.如权利要求1所述机器人恒力抛光方法，其特征在于：所述机器人恒力抛光方法采用的机器人为六轴机器人，六轴机器人末端通过多维力控传感器安装有电主轴，电主轴上安装抛光工具。
5.如权利要求1所述机器人恒力抛光方法，其特征在于：所述法向接触力Fk在粗磨、半精磨和精磨时依次减小。
6.如权利要求4所述机器人恒力抛光方法，其特征在于：所述抛光工具为千页轮或羊毛轮，抛光工具的抛光材料适用于钛合金、铝合金或不锈钢。
7.一种机器人抛光的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取工件被加工面的方程g（x,y,z）；
步骤2：设置加工范围的起点和终点分别为S（x,y,z），T（x,y,z）；
步骤3：以行距为D，列距为L的行扫描方式在加工面g（x,y,z）生成第i行j列的参考点Gij（Xij,Yij,Zij）；
步骤4：设置偏置范围△G（△X,△Y,△Z），对工件被加工面的参考点进行偏置得到路径控制点为Sk=Gij+△Gij，k=（i-1）+j，k为路径控制点序数，△Gij为第i行第j列参考点偏置矢量，将起点和终点之间所有路径控制点依次相连，即形成机器人抛光轨迹路径；
步骤4中，偏置为在工件表面参考点连线向两侧偏移，相邻参考点的偏置方向相反；每一行参考点偏置量均相同；在偏置完所有参考点后，用插值法在相邻路径控制点之间加入新的路径控制点，以便增加成机器人抛光轨迹路径控制密集程度。
CN201811242193.6A 2018-10-24 2018-10-24 一种机器人恒力抛光方法 Active CN109465677B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811242193.6A CN109465677B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种机器人恒力抛光方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811242193.6A CN109465677B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种机器人恒力抛光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109465677A CN109465677A (zh) 2019-03-15
CN109465677B true CN109465677B (zh) 2021-03-16

Family

ID=65664369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811242193.6A Active CN109465677B (zh) 2018-10-24 2018-10-24 一种机器人恒力抛光方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109465677B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110281152B (zh) * 2019-06-17 2020-12-08 华中科技大学 一种基于在线试触的机器人恒力打磨路径规划方法及系统
CN114888644A (zh) * 2022-05-11 2022-08-12 上海交通大学 面向机器人恒力磨抛工艺的工具轨迹离线编程方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573446A (en) * 1995-02-16 1996-11-12 Eastman Kodak Company Abrasive air spray shaping of optical surfaces
CN102689238A (zh) * 2011-02-24 2012-09-26 苹果公司 机器人表面精加工的智能自动化
CN106826829A (zh) * 2017-02-22 2017-06-13 武汉工程大学 一种可控误差的工业机器人光顺运动轨迹生成方法
CN107369127A (zh) * 2017-06-09 2017-11-21 华南理工大学 一种沿行切路径进给的三维类摆线抛光轨迹生成方法
CN108189034A (zh) * 2018-01-16 2018-06-22 广东凯宝机器人科技有限公司 一种机器人连续轨迹实现方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573446A (en) * 1995-02-16 1996-11-12 Eastman Kodak Company Abrasive air spray shaping of optical surfaces
CN102689238A (zh) * 2011-02-24 2012-09-26 苹果公司 机器人表面精加工的智能自动化
CN106826829A (zh) * 2017-02-22 2017-06-13 武汉工程大学 一种可控误差的工业机器人光顺运动轨迹生成方法
CN107369127A (zh) * 2017-06-09 2017-11-21 华南理工大学 一种沿行切路径进给的三维类摆线抛光轨迹生成方法
CN108189034A (zh) * 2018-01-16 2018-06-22 广东凯宝机器人科技有限公司 一种机器人连续轨迹实现方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
模具自动抛光机器人的运动控制研究;王平;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20071115(第5期);I140-292 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109465677A (zh) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109571152B (zh) 一种基于离线编程的工件自动打磨加工方法
CN107283422B (zh) 基于离线编程的机器人加持工件打磨的轨迹规划方法
CN110091333A (zh) 复杂曲面表面焊缝特征识别和自动磨抛的装置及方法
Huang et al. SMART robotic system for 3D profile turbine vane airfoil repair
Li et al. A survey of robotic polishing
CN109465677B (zh) 一种机器人恒力抛光方法
CN109927028A (zh) 一种力控机器人磨抛加工的力位混合控制方法
CN104084654A (zh) 六轴联动空间摇动电火花加工方法
CN111830900B (zh) 一种机器人磨抛加工整体叶盘的无干涉刀具轨迹生成方法
Lv et al. A novel toolpath for robotic adaptive grinding of extremely thin blade edge based on dwell time model
JP2019107763A (ja) 切削工具を製造するための方法及び機械設備
JP2019107763A5 (zh)
Huang et al. A flexible system of complex surface polishing based on the analysis of the contact force and path research
CN113932753A (zh) 一种轮毂法兰盘打磨的轮廓标定方法
CN112936274B (zh) 一种机器人夹持的柔性打磨轮位姿辨识方法
CN111730488B (zh) 一种五自由度混联机器人模具抛光系统及方法
CN110227994B (zh) 一种高阶切触包络式磨抛加工方法及其应用
CN113319863A (zh) 机器人磨抛加工整体叶盘的工件装夹位姿优化方法和系统
CN111063020B (zh) 基于PowerMill软件的工件三维轮廓加工方法
CN110587485B (zh) 一种磨抛接触力实时规划方法及系统
CN110281152B (zh) 一种基于在线试触的机器人恒力打磨路径规划方法及系统
Rososhansky et al. Coverage based tool path planning for automated polishing using contact stress theory
Yu et al. Study on the inner surface finishing of irregular spatial elbow pipe by the centerline reconstruction
CN114131605B (zh) 一种船体零件打磨轨迹自动配准调整装置及方法
CN110703691B (zh) 一种横磨外圆磨刃轨迹三维建模方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant