CN110421436A - 机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统 - Google Patents

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胡文广
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B25J11/0065—Polishing or grinding

Abstract

本发明公开了机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，包括机械臂(3)，所述机械臂(3)通过转轴(6)与机器人主体活动连接，所述机械臂(3)侧面安装有摄像装置(5)和测距装置(4)，所述机械臂(3)的底端安装有打磨刀具(2)，所述打磨刀具(2)位于打磨工件(1)上方。本发明通过摄像装置和测距装置的相互配合，当打磨刀具在摄像装置的引导下按照相应的打磨轨迹进行打磨时，测距装置正在进行打磨的打磨工件进行测距，进而判断测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息一致，提高了机械化打磨的精度，降低加工机器人的故障率。

Description

机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统
技术领域
本发明属于铸件设备技术领域，具体涉及机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统。
背景技术
当今社会，我国正处于高速发展的道路上，机械化程度也越来越高，在生产中占的比重也越来越大，铸造行业作为我国的基本生产行业之一，其对于我国的经济有着重要的作用，它不仅对于国家发展有着重要的作用，而且对于企业的生产经营也有着直接的影响。在铸件生产的过程中，经过前道工序生产出来的铸件需要通过表面加工后才能达到生产标准，铸件加工采用的是经过各道生产流程和各个机床完成加工的方式，这种机械化的加工线越来越广泛；尤其是在航天航空，汽车等制造业中，零件多为复杂的铸造件。如汽车轮毂、发动机缸体、缸盖、曲轴、卡钳、支架、转向节，又比如飞机的机匣等零部件，需要对其浇冒口、飞边、增肉自动打磨针对的是所有零件而非单个零件，对起始点即铸造件的尺寸要求很高。因此打磨轨迹在自动打磨有着重要影响，轨迹的准确性决定了加工后工件的表面质量，但是，在现有技术中，还是存在机械化的打磨轨迹出现偏差，加工机器人出现工作故障的情况。
因此，需要提供机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统来进一步降低上述缺陷的发生率。
发明内容
本发明目的在于提供机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，用于解决现有技术中还是存在机械化的打磨轨迹出现偏差，加工机器人出现工作故障的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，包括机械臂，所述机械臂通过转轴与机器人主体活动连接，所述机械臂侧面安装有摄像装置和测距装置，所述机械臂的底端安装有打磨刀具，所述打磨刀具位于打磨工件上方；
所述机械臂上还安装有工控装置，所述工控装置包括微处理器、数据存储器、通信装置、打磨驱动器、转轴驱动器和电源，所述微处理器分别与所述摄像装置、测距装置、数据存储器、打磨驱动器、转轴驱动器和通信装置连接，其中，所述摄像装置用于实时采集打磨工件的图像信息并发送给所述微处理器；所述测距装置用于实时采集打磨工件与机械臂之间的距离信息并发送给所述微处理器；所述数据存储器用于存储适用于各种打磨工件的标准打磨轨迹信息和对应打磨工件与机械臂之间的标准距离信息；所述通信装置用于所述微处理器与控制中心进行数据交互；所述打磨驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述打磨刀具；所述转轴驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述转轴；所述电源用于给所述工控装置、摄像装置和测距装置供电；所述微处理器用于读取所述摄像装置所采集的图像信息，并从所述数据存储器中匹配与该图像信息对应的标准打磨轨迹信息，并向所述打磨驱动器和转轴驱动器分别发送对应的打磨指令的转动指令，还用读取所述测距装置采集的距离信息，并从所述数据存储器中匹配与该距离信息对应打磨工件的种类，进而判断该距离信息对应的打磨工件与所述摄像装置实时采集的打磨工件是否一致。
通过上述方案，摄像装置和测距装置的相互配合，当打磨刀具在摄像装置的引导下按照相应的打磨轨迹进行打磨时，测距装置正在进行打磨的打磨工件进行测距，进而判断测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息一致，避免机器人的实时打磨轨迹与对应打磨工件的标准打磨轨迹不一致，提高了机械化打磨的精度，降低加工机器人的故障率。
进一步的，所述工控装置还包括异常报警装置，所述异常报警装置与所述微处理器连接，所述异常报警装置用于在所述微处理器判断出测距装置采集的距离信息对应的打磨工件与所述摄像装置实时采集的打磨工件是不一致时进行报警。
通过上述方案，在判断出测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息不一致时，异常报警装置可及时提醒现场的工作人员，工作人员可快速进行反应，减少了打磨故障的时间，同时也降低了因故障带来的工业损失。
进一步的，所述异常报警装置包括扬声器声音报警电路和LED闪光灯报警电路。
通过上述方案，声音报警和闪光灯报警的双重作用，进一步确保工作人员能够顺利察觉到异常报警信息，有效避免异常报警的单一性导致的报警无效化，减少异常情况的持续时间。
进一步的，所述打磨刀具与所述机械臂之间为可拆卸连接。
通过上述方案，打磨刀具是与打磨工件适配的，因此，当打磨工件不同种类时，需要对打磨刀具进行替换，则可拆卸连接有利于打磨刀具的切换，有利于本系统的泛华性。
进一步的，所述摄像装置为CCD工业相机或CMOS工业相机。
通过上述方案，CCD工业相机或CMOS工业相机的精度很高，采集的图像信息更为清晰可靠，增加了机器人打磨精度。
进一步的，所述测距装置为激光测距传感器。
通过上述方案，激光测距传感器的测距精度非常高，作为打磨工件的反馈信息，准确性是非常关键的，所以采用是为了确保机器人打磨精度。
进一步的，所述转轴为万向轴。
通过上述方案，便于打磨刀具能够顺利按照打磨轨迹运行。
进一步的，所述通信装置包括有线传输装置和/或无线传输装置，所述无线传输装置包括WIFI、蓝牙、3G、4G、5G中的一种或多种。
通过上述方案，可根据加工现场环境来选择通信装置的类型，便于通信顺畅。
本发明的有益技术效果是：本发明通过摄像装置和测距装置的相互配合，当打磨刀具在摄像装置的引导下按照相应的打磨轨迹进行打磨时，测距装置正在进行打磨的打磨工件进行测距，进而判断测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息一致，提高了机械化打磨的精度，降低加工机器人的故障率；并且在判断出测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息不一致时，异常报警装置可及时提醒现场的工作人员，工作人员可快速进行反应，减少了打磨故障的时间，同时也降低了因故障带来的工业损失。
附图说明
图1显示为本发明的一个实施例的电路结构示意图。
图2显示为本发明的一个实施例的结构示意图。
其中，转轴6
机械臂3
摄像装置5
测距装置4
打磨工件1
打磨刀具2。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1和图2所示，机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，包括机械臂3，所述机械臂3通过转轴6与机器人主体活动连接，所述机械臂3侧面安装有摄像装置5和测距装置4，所述机械臂3的底端安装有打磨刀具2，所述打磨刀具2位于打磨工件1上方；
所述机械臂3上还安装有工控装置，所述工控装置包括微处理器、数据存储器、通信装置、打磨驱动器、转轴驱动器和电源，所述微处理器分别与所述摄像装置5、测距装置4、数据存储器、打磨驱动器、转轴驱动器和通信装置连接，其中，所述摄像装置5用于实时采集打磨工件1的图像信息并发送给所述微处理器；所述测距装置4用于实时采集打磨工件1与机械臂3之间的距离信息并发送给所述微处理器；所述数据存储器用于存储适用于各种打磨工件1的标准打磨轨迹信息和对应打磨工件1与机械臂3之间的标准距离信息；所述通信装置用于所述微处理器与控制中心进行数据交互；所述打磨驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述打磨刀具2；所述转轴驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述转轴6；所述电源用于给所述工控装置、摄像装置5和测距装置4供电；所述微处理器用于读取所述摄像装置5所采集的图像信息，并从所述数据存储器中匹配与该图像信息对应的标准打磨轨迹信息，并向所述打磨驱动器和转轴驱动器分别发送对应的打磨指令的转动指令，还用读取所述测距装置4采集的距离信息，并从所述数据存储器中匹配与该距离信息对应打磨工件1的种类，进而判断该距离信息对应的打磨工件1与所述摄像装置5实时采集的打磨工件1是否一致。
通过上述方案，摄像装置和测距装置的相互配合，当打磨刀具在摄像装置的引导下按照相应的打磨轨迹进行打磨时，测距装置正在进行打磨的打磨工件进行测距，进而判断测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息一致，避免机器人的实时打磨轨迹与对应打磨工件的标准打磨轨迹不一致，提高了机械化打磨的精度，降低加工机器人的故障率。
进一步的，所述工控装置还包括异常报警装置，所述异常报警装置与所述微处理器连接，所述异常报警装置用于在所述微处理器判断出测距装置采集的距离信息对应的打磨工件与所述摄像装置实时采集的打磨工件是不一致时进行报警。
通过上述方案，在判断出测距装置测得的打磨工件信息是否与摄像装置采集的打磨工件信息不一致时，异常报警装置可及时提醒现场的工作人员，工作人员可快速进行反应，减少了打磨故障的时间，同时也降低了因故障带来的工业损失。
进一步的，所述异常报警装置包括扬声器声音报警电路和LED闪光灯报警电路。
通过上述方案，声音报警和闪光灯报警的双重作用，进一步确保工作人员能够顺利察觉到异常报警信息，有效避免异常报警的单一性导致的报警无效化，减少异常情况的持续时间。
进一步的，所述打磨刀具与所述机械臂之间为可拆卸连接。
通过上述方案，打磨刀具是与打磨工件适配的，因此，当打磨工件不同种类时，需要对打磨刀具进行替换，则可拆卸连接有利于打磨刀具的切换，有利于本系统的泛华性。
进一步的，所述摄像装置为CCD工业相机或CMOS工业相机。
通过上述方案，CCD工业相机或CMOS工业相机的精度很高，采集的图像信息更为清晰可靠，增加了机器人打磨精度。
进一步的，所述测距装置为激光测距传感器。
通过上述方案，激光测距传感器的测距精度非常高，作为打磨工件的反馈信息，准确性是非常关键的，所以采用是为了确保机器人打磨精度。
进一步的，所述转轴为万向轴。
通过上述方案，便于打磨刀具能够顺利按照打磨轨迹运行。
进一步的，所述通信装置包括有线传输装置和/或无线传输装置，所述无线传输装置包括WIFI、蓝牙、3G、4G、5G中的一种或多种。
通过上述方案，可根据加工现场环境来选择通信装置的类型，便于通信顺畅。
在本实施例的基础上，针对大型铸钢件在热处理后，铸件表面通常还留增肉和冒口根的切割余量，在铸件精整时，需要将增肉和冒口切割余量进行去除。一般用碳弧气刨和打磨的方式去除，以达到铸件的尺寸要求。操作过程是先人工进行划线，修刨到位。弧气刨是利用碳极和金属之间产生的高温电弧，把金属局部加热到熔化状态，同时利用压缩空气的高速气流把这些熔化金属吹掉的过程。
存在在操作中会产生较大噪音、粉尘和弧光，对环境造成污染，且没有更好的方法降低噪音和粉尘，操作者在操作过程中若防护不当，会产生职业性耳聋和尘肺病；人工根据经验进行操作，容易产生误切割；对铸件表面形成增碳层，在后期打磨中没有完全去除容易引起后期裂纹等质量问题。
在本实施例的基础上，通过以下方式，即采用铸钢件表面机器人切削装置，利用专用恒压铣削头，按编制的程序自动对增肉和冒口切割余量进行去除。确认增肉和冒口切割余量去除部位。明确去除增肉和冒口切割余量后相应部位铸件形状，采用离线编程手段等进行菜单式自动编程。自动依据增肉和冒口根部标识系统自动寻位。专用恒压铣削头自动对增肉和冒口根部按预设的程序进行去除。完成增肉和冒口根部去除。
优选的，(1)、铸钢件表面机器人切削装置加工工艺，确定需要清理增肉和冒口根部位和形状，通过计算机采用离线编程系统进行加工轨迹的自动编程，自动规划和加工轨迹编好的程序自动导入六轴工业机器人控制系统，自动依据缺陷部位标识系统自动寻位，专用恒压铣削头自动对缺陷部位按预设的程序进行需要清理增肉和冒口根部位和形状的清除，专用恒压铣削头自动对该部位进行加工去除；(2)、确定需要去除部位，通过计算机采用离线编程系统进行加工轨迹的自动编程，自动规划和加工轨迹编好的程序自动导入六轴工业机器人控制系统，自动依据去除部位标识系统自动寻位，专用恒压铣削头自动对增肉和冒口切割余量按预设的程序进行去除，达到要求的尺寸。
通过上述方案，既可以有效避免噪音和粉尘，将粉尘变为可回收的钢屑，改善清理环境；又可以在清缺表面保留铸件原有组织和成分；还可以精确定位，去除准确，有效避免过度清除，导致后期的补焊。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，包括机械臂(3)，所述机械臂(3)通过转轴(6)与机器人主体活动连接，所述机械臂(3)侧面安装有摄像装置(5)和测距装置(4)，所述机械臂(3)的底端安装有打磨刀具(2)，所述打磨刀具(2)位于打磨工件(1)上方；
所述机械臂(3)上还安装有工控装置，所述工控装置包括微处理器、数据存储器、通信装置、打磨驱动器、转轴驱动器和电源，所述微处理器分别与所述摄像装置(5)、测距装置(4)、数据存储器、打磨驱动器、转轴驱动器和通信装置连接，其中，所述摄像装置(5)用于实时采集打磨工件(1)的图像信息并发送给所述微处理器；所述测距装置(4)用于实时采集打磨工件(1)与机械臂(3)之间的距离信息并发送给所述微处理器；所述数据存储器用于存储适用于各种打磨工件(1)的标准打磨轨迹信息和对应打磨工件(1)与机械臂(3)之间的标准距离信息；所述通信装置用于所述微处理器与控制中心进行数据交互；所述打磨驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述打磨刀具(2)；所述转轴驱动器用于在所述微处理器的指令下驱动所述转轴(6)；所述电源用于给所述工控装置、摄像装置(5)和测距装置(4)供电；所述微处理器用于读取所述摄像装置(5)所采集的图像信息，并从所述数据存储器中匹配与该图像信息对应的标准打磨轨迹信息，并向所述打磨驱动器和转轴驱动器分别发送对应的打磨指令的转动指令，还用读取所述测距装置(4)采集的距离信息，并从所述数据存储器中匹配与该距离信息对应打磨工件(1)的种类，进而判断该距离信息对应的打磨工件(1)与所述摄像装置(5)实时采集的打磨工件(1)是否一致。
2.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述工控装置还包括异常报警装置，所述异常报警装置与所述微处理器连接，所述异常报警装置用于在所述微处理器判断出测距装置(4)采集的距离信息对应的打磨工件(1)与所述摄像装置(5)实时采集的打磨工件(1)是不一致时进行报警。
3.根据权利要求2所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述异常报警装置包括扬声器声音报警电路或LED闪光灯报警电路。
4.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述打磨刀具(2)与所述机械臂(3)之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述摄像装置(5)为CCD工业相机或CMOS工业相机。
6.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述测距装置(4)为激光测距传感器。
7.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述转轴(6)为万向轴。
8.根据权利要求1所述的机器人切削加工铸钢件增肉和冒口根部的去除系统，其特征在于，所述通信装置包括有线传输装置和/或无线传输装置，所述无线传输装置包括WIFI、蓝牙、3G、4G、5G中的一种或多种。
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