CN109551496A - 一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法 - Google Patents

一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人智能打磨系统,包括工业机器人执行模块、姿态变化模块、激光扫描检测模块、视觉检测模块、力矩控制模块、打磨模块和数据处理模块；通过视觉检测模块配合工业机器人执行模块采样拍照；力矩控制模块配合打磨模块打磨加工工件；激光扫描检测模扫描工件余量；数据处理模块和工业机器人执行模块数据交互处理完成一整套自动化打磨流程。本发明采用新型多样化的检测系统，打磨均匀，实现曲线和曲面的全自动打磨。

Description

一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法
技术领域
本发明公开了一种打磨装置，特别是一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法。
背景技术
目前，在焊接制造领域中，焊接制造已慢慢由多轴机器人代替，已经逐渐实现自动化焊接生产。而通常在对工件焊接完成后，需要对工件的焊接处进行打磨、抛光，以保证焊接后焊缝的质量。但是，现有对曲线和曲面焊缝的打磨主要还是以工人手工打磨为主，存在示教难度高，离线编程无法根据打磨量的不同无法生成不同的打磨轨迹和速度，自动化程度较低等缺点，并且，手工打磨焊缝的方式只能依靠工人的工作经验对打磨的精度进行判断，使得焊缝的打磨质量、打磨精度无法得到有效的保证。
发明内容
发明目的：本发明公开了一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法，该打磨系统操作方便、生产效率高、加工精度高、加工质量好且可实现自动化打磨；该打磨方法能够准确的测算打磨余量及打磨焊缝质量，从而准确的控制打磨过程中大漠金都。
技术方案：一种工业机器人智能打磨系统，包括视觉系统、力矩传感装置、打磨工具、双轴变位机、基座、六轴工业机器人、机器人控制柜、激光检测装置、机器人变压器、工控机；；所述的六轴工业机器人与双轴变位机固定在基座上,所述双轴变位机用于固定工件；力矩传感装置安装在机器人的第六轴末端，打磨工具安装在力矩传感装置上，视觉系统装在双轴变位机正上方，激光检测装置与打磨工具并排安装；视觉系统、激光检测装置和力矩传感装置与工控机电连接；六轴工业机器人、双轴变位机与打磨装置与机器人控制柜电连接，工控机与机器人控制柜进行数据交互；变压器与机器人控制柜。
具体的，为了能够适应不同规格的打磨工具，打磨工具与力矩传感装置可拆卸连接。打磨工具采用的是气动打磨，打磨头与力矩传感装置连接，且打磨头沿末端执行机构的轴向朝向末端执行机构外设置。
具体的，所述激光检测装置包括激光发生器，所述激光发生器的发射端垂直向下。
具体的，所述视觉系统包括工业相机，所述工业相机安置于变位机上方。
为了使得打磨过程中产生的飞屑溅到激光检测装置上，激光检测装置与打磨工具之间夹角为30°～60°。
具体的，双轴变位机的上段转盘可围绕转盘圆心点转动，同时所述转盘可绕着转盘下方的横轴整体转动。
由上可见，通过激光检测装置和视觉系统配合使用，使智能打磨系统的设计可实现精准定位的自动化打磨，且具有操作方便、生产效率高、加工精度高和加工质量好的优点。其中，将打磨工具和力矩传感器的末端执行机构进行可拆卸地连接，使得六轴工业机器人可以适用于不同规格的打磨类型，且六轴工业机器人具有较高的自由度，使得打磨头可以根据焊缝的不同形状、不同打磨要求和复杂曲面曲线打磨的多样化进行不同环境的打磨。而激光跟踪单元能够实时获取打磨的尺寸参数和余高的变化量，进而使得多轴机器人能够控制打磨单元对焊缝进行精确的打磨，提高焊缝的打磨质量和打磨精度。此外，通过对激光器的发生端的打磨工具旋转轴之间的夹角，使得激光检测单元能够有效的规避打磨装置打磨过程中飞溅的碎屑，对激光跟踪单元起到保护作用，还能够提高激光跟踪装置的测量精度。
本发明还公开了一种利用上述的工业机器人智能打磨系统进行工件打磨的方法，具体包括如下步骤：
步骤1)工件放置在双轴变位机上固定，当固定完毕后，进行基础起始点和基础终点的示教，示教完成后双轴变位机进行多个面的翻转配合双轴变位机的工业相机拍照取样，取样后的图片上传至工控机进行数据处理对比出实际的打磨起始点与终点，工控机将该数据转换后传给六轴工业机器人生成起始点和终点的运行程序；
步骤2)六轴工业机器人运行至从工控机接收到的工控机反馈程序的实际起始点后逐渐接近工件，通过力矩传感器达到设定的压力后，向工控机反馈的实际打磨终点运动，在这运动过程中，根据力矩传感装置的力矩传感器反馈的力的方向，机器人自动保持打磨工具旋转轴与打磨面的法向接触并控制法向打磨力的恒定直至到达终点；完成打磨后六轴工业机器人轨迹上传至工控机进行保存，用于二次比对理论轨迹进行相对应的修正补偿；
步骤3)在到达实际终点后六轴工业机器人完成第一遍工件打磨，六轴工业机器人变化角度使激光检测装置对准打磨位置从起始点到终点进行激光余量扫描，扫描完成后上传至工控机与视觉采样的数据进行对比处理，重新修正新的打磨轨迹，上传给六轴工业机器人后进行二次打磨；
步骤4)六轴工业机器人接收到新的打磨轨迹后，从起始点开始进行第二次修正打磨，打磨过程中，力矩传感器通过激光扫描后修正的数据重新设置打磨压力，在这运动过程中，根据力矩传感器反馈的力的方向，机器人在保持同一方向运行的同时把根据上次补偿的数据对工件进行特殊处余量的打磨，完成打磨后六轴工业机器人轨迹上传至工控机进行保存；
步骤5)打磨完成后，双轴变位机再次进行多个面的运动配合视觉系统拍照对比第一次取样时打磨的完成度，如拍照检测后发现仍由部分余量高于要求高度重复上述动作，再次修正打磨轨迹对余量处高的部分进行特殊打磨。
有益效果：本发明公开的一种工业机器人智能打磨系统及打磨方法，该打磨系统可实现精准定位的自动化打磨，具有操作方便、生产效率高、加工精度高和加工质量好等优点。该打磨方法精准的测算打磨余量，能够准确的控制打磨精度，并且高效的控制打磨过程运行轨迹。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明六轴工业机器人的轴末端装置示意图；
图3是本发明系统结构框图；
图4是本发明的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种工业机器人智能打磨系统，包括视觉系统1、力矩传感装置2、打磨工具3、双轴变位机4、基座5、六轴工业机器人6、机器人控制柜7、激光检测装置8、机器人变压器9、工控机10。
六轴工业机器人6与双轴变位机4固定在基座5上,双轴变位机4用于固定工件；力矩传感装置2安装在六轴工业机器人6的第六轴末端，打磨工具3安装在力矩传感装置2上，视觉系统1装在双轴变位机4正上方，激光检测装置8与打磨工具3并排安装；视觉系统1、激光检测装置8和力矩传感装置2与工控机10电连接；六轴工业机器人6、双轴变位机4与打磨装置3与机器人控制柜7电连接，工控机10与机器人控制柜7进行数据交互；变压器9与机器人控制柜7。
为了使得打磨系统能够适应不同规格的打磨工具，打磨工具3与力矩传感装置2可拆卸连接。
激光检测装置8包括激光发生器，激光发生器的发射端垂直向下。视觉系统1包括工业相机，工业相机安置于变位机上方。视觉系统1与激光检测装置8配合工作，将数据传送至工控机10，更加准确的测算打磨余量等数据。
为了防止打磨工具打磨过程中飞溅的碎屑损坏激光检测装置8，激光检测装置8与打磨工具3之间夹角为30°～60°。
双轴变位机4的上段转盘可围绕转盘圆心点转动，同时所述转盘可绕着转盘下方的横轴整体转动。双轴变位机4的运动用于配合视觉系统1和激光检测装置8进行检测，使得检测结果更加准确。
如图4所示，一种利用上述的工业机器人智能打磨系统进行工件打磨的方法，具体包括如下步骤：
步骤1)工件放置在双轴变位机4上固定，当固定完毕后，进行基础起始点和基础终点的示教，示教完成后双轴变位机4进行多个面的翻转配合双轴变位机4的工业相机拍照取样，取样后的图片上传至工控机10进行数据处理对比出实际的打磨起始点与终点，工控机10将该数据转换后传给六轴工业机器人6生成起始点和终点的运行程序；
步骤2)六轴工业机器人6运行至从工控机10接收到的工控机10反馈程序的实际起始点后逐渐接近工件，通过力矩传感器达到设定的压力后，向工控机反馈的实际打磨终点运动，在这运动过程中，根据力矩传感装置2的力矩传感器反馈的力的方向，机器人自动保持打磨工具3旋转轴与打磨面的法向接触并控制法向打磨力的恒定直至到达终点；完成打磨后六轴工业机器人6轨迹上传至工控机10进行保存，用于二次比对理论轨迹进行相对应的修正补偿；
步骤3)在到达实际终点后六轴工业机器人6完成第一遍工件打磨，六轴工业机器人6变化角度使激光检测装置8对准打磨位置从起始点到终点进行激光余量扫描，扫描完成后上传至工控机10与视觉采样的数据进行对比处理，重新修正新的打磨轨迹，上传给六轴工业机器人6后进行二次打磨；
步骤4)六轴工业机器人6接收到新的打磨轨迹后，从起始点开始进行第二次修正打磨，打磨过程中，力矩传感器通过激光扫描后修正的数据重新设置打磨压力，在这运动过程中，根据力矩传感器反馈的力的方向，机器人在保持同一方向运行的同时把根据上次补偿的数据对工件进行特殊处余量的打磨，完成打磨后六轴工业机器人6轨迹上传至工控机10进行保存；
步骤5)打磨完成后，双轴变位机4再次进行多个面的运动配合视觉系统1拍照对比第一次取样时打磨的完成度，如拍照检测后发现仍由部分余量高于要求高度重复上述动作，再次修正打磨轨迹对余量处高的部分进行特殊打磨。

Claims (7)

1.一种工业机器人智能打磨系统，包括视觉系统(1)、力矩传感装置(2)、打磨工具(3)、双轴变位机(4)、基座(5)、六轴工业机器人(6)、机器人控制柜(7)、激光检测装置(8)、机器人变压器(9)、工控机(10)；其特征在于：
所述的六轴工业机器人(6)与双轴变位机(4)固定在基座(5)上,所述双轴变位机(4)用于固定工件；力矩传感装置(2)安装在六轴工业机器人(6)的第六轴末端，打磨工具(3)安装在力矩传感装置(2)上，视觉系统(1)装在双轴变位机(4)正上方，激光检测装置(8)与打磨工具(3)并排安装；视觉系统(1)、激光检测装置(8)和力矩传感装置(2)与工控机(10)电连接；六轴工业机器人(6)、双轴变位机(4)与打磨装置(3)与机器人控制柜(7)电连接，工控机(10)与机器人控制柜(7)进行数据交互；变压器(9)与机器人控制柜(7)。
2.根据权利要求1所述的工业机器人智能打磨系统，其特征在于：所述打磨工具(3)与力矩传感装置(2)可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的工业机器人智能打磨系统，其特征在于：所述激光检测装置(8)包括激光发生器，所述激光发生器的发射端垂直向下。
4.根据权利要求1所述的工业机器人智能打磨系统，其特征在于：所述视觉系统(1)包括工业相机，所述工业相机安置于变位机上方。
5.根据权利要求1所述的工业机器人智能打磨系统，其特征在于：所述激光检测装置(8)与打磨工具(3)之间夹角为30°～60°。
6.根据权利要求1所述的工业机器人智能打磨系统，其特征在于：所述双轴变位机(4)的上段转盘可围绕转盘圆心点转动，同时所述转盘可绕着转盘下方的横轴整体转动。
7.一种利用权利要求1～6所述的工业机器人智能打磨系统进行工件打磨的方法，具体包括如下步骤：
步骤1)工件放置在双轴变位机(4)上固定，当固定完毕后，进行基础起始点和基础终点的示教，示教完成后双轴变位机(4)进行多个面的翻转配合双轴变位机(4)的工业相机拍照取样，取样后的图片上传至工控机(10)进行数据处理对比出实际的打磨起始点与终点，工控机(10)将该数据转换后传给六轴工业机器人(6)生成起始点和终点的运行程序；
步骤2)六轴工业机器人(6)运行至从工控机(10)接收到的工控机(10)反馈程序的实际起始点后逐渐接近工件，通过力矩传感器达到设定的压力后，向工控机反馈的实际打磨终点运动，在这运动过程中，根据力矩传感装置(2)的力矩传感器反馈的力的方向，机器人自动保持打磨工具(3)旋转轴与打磨面的法向接触并控制法向打磨力的恒定直至到达终点；完成打磨后六轴工业机器人(6)轨迹上传至工控机(10)进行保存，用于二次比对理论轨迹进行相对应的修正补偿；
步骤3)在到达实际终点后六轴工业机器人(6)完成第一遍工件打磨，六轴工业机器人(6)变化角度使激光检测装置(8)对准打磨位置从起始点到终点进行激光余量扫描，扫描完成后上传至工控机(10)与视觉采样的数据进行对比处理，重新修正新的打磨轨迹，上传给六轴工业机器人(6)后进行二次打磨；
步骤4)六轴工业机器人(6)接收到新的打磨轨迹后，从起始点开始进行第二次修正打磨，打磨过程中，力矩传感器通过激光扫描后修正的数据重新设置打磨压力，在这运动过程中，根据力矩传感器反馈的力的方向，机器人在保持同一方向运行的同时把根据上次补偿的数据对工件进行特殊处余量的打磨，完成打磨后六轴工业机器人(6)轨迹上传至工控机(10)进行保存；
步骤5)打磨完成后，双轴变位机(4)再次进行多个面的运动配合视觉系统(1)拍照对比第一次取样时打磨的完成度，如拍照检测后发现仍由部分余量高于要求高度重复上述动作，再次修正打磨轨迹对余量处高的部分进行特殊打磨。
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