CN110732531B - 一种机器人激光清洗设备离线编程方法 - Google Patents

一种机器人激光清洗设备离线编程方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110732531B
CN110732531B CN201911231143.2A CN201911231143A CN110732531B CN 110732531 B CN110732531 B CN 110732531B CN 201911231143 A CN201911231143 A CN 201911231143A CN 110732531 B CN110732531 B CN 110732531B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cleaning
robot
programming method
path
line programming
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
CN201911231143.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110732531A (zh
Inventor
武艳美
赵全忠
高雪松
付强
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.)
Anhui Zhongke Spring Valley Laser Industry Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
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 Nanjing Institute of Advanced Laser Technology filed Critical Nanjing Institute of Advanced Laser Technology
Priority to CN201911231143.2A priority Critical patent/CN110732531B/zh
Publication of CN110732531A publication Critical patent/CN110732531A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110732531B publication Critical patent/CN110732531B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明公开了一种机器人激光清洗设备离线编程方法，在获知待清洗工件的三维模型后，利用离线编程方法规划机器人和清洗加工头运动轨迹，实现三维工件的高效自动化清洗。本发明在现有的机器人离线编程软件轨迹规划的基础上，以最小化的开发难度，机器人运动过程中更改IO状态，通过监控机器人IO状态，根据状态值，选择内存库内清洗加工头的运动程序，更改清洗头的运动轨迹，实现机器人和清洗头运动的协同控制。本发明在通过设备三维建模基础上，实现运动轨迹规划，极大地降低了开发难度。

Description

一种机器人激光清洗设备离线编程方法
技术领域
本发明涉及激光清洗技术，尤其涉及一种机器人激光清洗设备离线编程方法。
背景技术
激光清洗作为一种新型清洗技术，是一种高效、绿色清洗技术，相较于化学和机械清洗技术，激光清洗具有非接触、无污染(环境)、无损伤(基体)、无热效应和适用范围广等特点。
激光清洗设备主要分为手持式和机械自动化式两大类，主要区别在于激光清洗头的控制者是人为控制还是机械式控制。手持式虽然操作灵活，但其人工操作难以保证精确化批量作业；机械式清洗设备可控制设备按照预设轨迹完成准确化批量清洗操作，但面对不规则工件时，人工示教，费时费力，而且不能实时更改加工头运动轨迹，实现精确加工；又或者通过建立清洗设备包括机器人和清洗加工头的三维模型，将二者作为一个整体建模并编程，由于清洗加工头的是二维运动头，相较于常用的一维加工头，开发难度大，如何快速准确地规划出正确的运动轨迹，是一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种机器人激光清洗设备离线编程方法，实现不规则工件清洗路径的规划与生成。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种机器人激光清洗设备离线编程方法，包括步骤：
(1)导入工件三维模型，选择待清洗区域，将清洗区域独立成一组几何平面或曲面；
(2)识别加工面，设置分割间距，将加工面进行分割，并将分割后的加工面展开成平面，提取轮廓数据；
(3)对加工面进行填充，对填充路径进行轨迹规划，获知加工面清洗路径，同时按照路径顺序将轮廓数据输出为矢量文件；
(4)利用图形仿真技术模拟机器人系统作业过程，显示机器人运动状态；
(5)在每条清洗路径后添加IO控制语句，控制清洗头更改运动轨迹，生成清洗程序；
(6)清洗程序转换成目标机器人的控制程序和数据，并下载至机器人系统，驱动机器人按照预定轨迹运动，同时将轮廓矢量文件按序导入到清洗加工头内存库。
进一步地，所述步骤(2)具体包括：
(2.1)读取待处理几何面列表，判别几何面的类型；
(2.2)设置分割间距及分割角度，将几何面分割成几个部分；
(2.3)将分割后的几何面展开为平面；
(2.4)提取展开后的平面轮廓数据。
进一步地，所述分割间距不大于清洗头的加工范围。
进一步地，所述几何面包括矩形面、圆形面、圆柱面、不规则多边形面、不规则平面、不规则曲面。
进一步地，所述步骤(3)具体包括：
(3.1)使用直线方式填充加工面，以分割间距值作为填充间距；
(3.2)根据填充线进行轨迹规划，生成机器人运动路径程序；
(3.3)按照路径顺序输出分割后的轮廓数据。
进一步地，填充线采用分割轮廓在分割角度下的中心线。
进一步地，在清洗过程中，清洗头与工件表面保持90°夹角。
进一步地，所述步骤(5)具体包括：
(5.1)每条清洗路径下，添加IO控制语句；
(5.2)根据实际情况设置机器人基坐标系和工具坐标系后，将运动程序转化为机器人指令程序。
有益效果：本发明的机器人激光清洗设备离线编程方法，通过将清洗区域独立成一组几何平面或曲面，对加工面按照设定间距分割并填充，规划路径同时按路径顺序输出分割轮廓，路径控制机器人运动的同时，分割轮廓指导清洗加工头的运动轨迹，并以IO方式实现二者协同控制，实现激光清洗设备的离线编程。本发明方法在满足不规则件离线编程的同时，避开了传统的设备离线编程的设计难点，降低了开发难度。
附图说明
图1是分割填充示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
为了实现机器人激光清洗设备的离线编程，本发明提供一种机器人激光清洗设备离线编程方法，如图1所示，包括步骤：
(1)导入工件三维模型，选择待清洗区域，将清洗区域独立成一组几何平面或曲面；
其中，导入工件模型后，系统分析工件模型的几何面，根据用户的鼠标动作，判定几何面是否加入到待处理几何面列表中。
(2)识别加工面，设置分割间距；分割间距不大于清洗头的加工范围，将加工面进行分割，并将分割后的加工面展开成平面，后提取轮廓数据；这里详细步骤如下：
(2.1)读取待处理几何面列表，判别几何面的类型；
根据清洗工件的特性，将几何面划分为矩形面、圆形面、圆柱面、不规则多边形面，不规则平面，不规则曲面，系统对除不规则平面以及不规则曲面外的常规几何面定制分割及路径规划的简化算法，这样可以极大减少重复性劳动。
(2.2)设置分割间距及分割角度，将几何面分割成几个部分，分割角度通过计算封闭几何面的的宽度最小的矩形的长边与水平轴的夹角获得；
(2.3)将分割后的几何面展开为平面，这里也包括分割线的展开；
(2.4)提取展开后的平面轮廓数据，这里轮廓数据是指分割线与外围轮廓组成的封闭轮廓，如图1所示，虚线表示分割线。
(3)按照前面设置的分割间距对加工面进行填充，对填充路径进行轨迹规划，获知加工面清洗路径，同时按照路径顺序将轮廓数据输出为矢量文件；这里详细步骤如下：
(3.1)加工面填充，使用直线填充方式，以分割间距值作为填充间距；填充线采用分割轮廓在分割角度下的中心线；
(3.2)根据填充线进行轨迹规划，生成机器人运动路径程序；同时，根据激光清洗工艺需求，在清洗过程中，要求清洗头与工件表面保持90°夹角；
(3.3)按照路径顺序输出分割后的轮廓数据。
(4)利用图形仿真技术模拟机器人系统作业过程，直观显示机器人运动状态，从而验证离线编程的效果；
(5)在每条清洗路径后添加IO控制语句，用于控制清洗头更改运动轨迹，最终生成清洗程序；这里详细步骤如下：
(5.1)每条清洗路径下，添加IO控制语句；
这里需要说明的是清洗路径与面填充线相匹配，对于曲面的话，一条清洗路径可能对应多行机器人运功程序。依据当前清洗路径在所在的加工面的清洗路径中的排序，控制IO输出值，如当前清洗路径是当前加工面的清洗路径的第一条，则IO输出值为1，以此类推。
(5.2)根据实际情况设置机器人基坐标系和工具坐标系后，将运动程序转化为机器人指令程序，最终获取机器人程序。
(6)清洗程序转换成目标机器人的控制程序和数据，并下载至机器人系统，驱动机器人按照预定轨迹运动，同时将轮廓矢量文件按序导入到清洗加工头内存库，从而驱动清洗加工头按照IO值选择内存库轮廓进行运动，实现机器人和清洗头的协同控制。

Claims (7)

1.一种机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，包括步骤：
（1）导入工件三维模型，选择待清洗区域，将清洗区域独立成一组几何平面或曲面；
（2）识别加工面，设置分割间距，将加工面进行分割，并将分割后的加工面展开成平面，提取轮廓数据；
（3）对加工面进行填充，对填充路径进行轨迹规划，获知加工面清洗路径，同时按照路径顺序将轮廓数据输出为矢量文件；
（4）利用图形仿真技术模拟机器人系统作业过程，显示机器人运动状态；
（5）在每条清洗路径后添加 IO 控制语句，控制清洗头更改运动轨迹，生成清洗程序；
（6）清洗程序转换成目标机器人的控制程序和数据，并下载至机器人系统，驱动机器人按照预定轨迹运动，同时将轮廓矢量文件按序导入到清洗加工头内存库；
所述步骤（5）具体包括：
（5.1）每条清洗路径下，添加 IO 控制语句；
（5.2）根据实际情况设置机器人基坐标系和工具坐标系后，将运动程序转化为机器人指令程序。
2.根据权利要求 1 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括：
（2.1）读取待处理几何面列表，判别几何面的类型；
（2.2）设置分割间距及分割角度，将几何面分割成几个部分；
（2.3）将分割后的几何面展开为平面；
（2.4）提取展开后的平面轮廓数据。
3.根据权利要求 2 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，所述分割间距不大于清洗头的加工范围。
4.根据权利要求 2 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，所述几何面包括矩形面、圆形面、圆柱面、不规则平面、不规则曲面。
5.根据权利要求 1 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括：
（3.1）使用直线方式填充加工面，以分割间距值作为填充间距；
（3.2）根据填充线进行轨迹规划，生成机器人运动路径程序；
（3.3）按照路径顺序输出分割后的轮廓数据。
6.根据权利要求 5 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，填充线采用分割轮廓在分割角度下的中心线。
7.根据权利要求 5 所述的机器人激光清洗设备离线编程方法，其特征在于，在清洗过程中，清洗头与工件表面保持 90°夹角。
CN201911231143.2A 2019-12-05 2019-12-05 一种机器人激光清洗设备离线编程方法 Active CN110732531B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911231143.2A CN110732531B (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种机器人激光清洗设备离线编程方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911231143.2A CN110732531B (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种机器人激光清洗设备离线编程方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110732531A CN110732531A (zh) 2020-01-31
CN110732531B true CN110732531B (zh) 2022-09-06

Family

ID=69274292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911231143.2A Active CN110732531B (zh) 2019-12-05 2019-12-05 一种机器人激光清洗设备离线编程方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110732531B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111420938B (zh) * 2020-04-28 2022-03-15 株洲国创轨道科技有限公司 一种多激光头智能化激光清洗方法及装置
CN114904844A (zh) * 2022-04-26 2022-08-16 中南大学 一种针对精密复杂零件的机器人激光清洗路径规划与控制的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108687056B (zh) * 2017-04-05 2021-08-17 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光清洗设备及方法
CN106955831B (zh) * 2017-04-11 2020-08-25 华瑞（江苏）燃机服务有限公司 一种机器人对燃机部件的复杂曲面的喷涂方法
ES2636715B2 (es) * 2017-06-07 2018-02-12 Sitexco Girona, S.L. Máquina de limpieza de rodillos anilox por láser y procedimiento para autoajuste del punto focal láser al diámetro del rodillo anilox.
CN109048068A (zh) * 2018-09-20 2018-12-21 孟凡森 一种便于移动的激光清洗设备
CN109976259B (zh) * 2019-03-19 2022-07-08 南京工程学院 一种基于vtk的机器人自由曲面工件打磨离线编程方法
CN110239245B (zh) * 2019-07-30 2021-06-01 深圳市金升彩包装材料有限公司 一种基于物联网的不规则三维曲面彩色印刷方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110732531A (zh) 2020-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110694828B (zh) 一种基于大型复杂曲面模型的机器人喷涂轨迹规划方法
CN202336657U (zh) 机器人型钢切割系统
CN111152229B (zh) 3d机械视觉的机械手引导方法和装置
CN105302959B (zh) 一种六轴磨抛工业机器人离线编程方法
Ng et al. Programming a robot for conformance grinding of complex shapes by capturing the tacit knowledge of a skilled operator
CN104858537A (zh) 控制机器人切割工件坡口的方法及装置
CN110732531B (zh) 一种机器人激光清洗设备离线编程方法
CN104858748A (zh) 一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备
TWI641931B (zh) 工具機控制指令與參數的自動生成裝置及其方法
CN110171000A (zh) 坡口切割方法、装置及控制设备
CN114161048B (zh) 一种基于3d视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法及装置
CN108326853B (zh) 一种打磨机器人系统
US9895801B2 (en) Offline teaching device using simulation
Zhen et al. Adaptive automatic robot tool path generation based on point cloud projection algorithm
CN110682292A (zh) 基于RT Toolbox的机器人码垛轨迹生成方法
CN105538015A (zh) 一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法
CN106557072B (zh) 数控加工设备执行程序的辅助编程方法
CN106054814A (zh) 基于图像灰度的计算机辅助加工方法
CN110153582B (zh) 焊接方案生成方法、装置以及焊接系统
CN111435400A (zh) 一种零件的修复方法、修复装置及3d打印机
CN104181864A (zh) 智能雕刻机及全自动数控雕刻方法
CN109055930B (zh) 一种工件表面损伤的快速修复方法
KR20090058203A (ko) 다축 가공기계의 수치 제어 데이터 산출시 가공조건자동산출 방법
CN116276328A (zh) 基于数字孪生与视觉传达技术的机器人打磨轨迹优化方法
CN108544508B (zh) 基于自主学习的机器人自动编程方法及系统

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
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231130

Address after: 241200 Chungu 3D Printing Industrial Park, Fanchang Economic Development Zone, Wuhu City, Anhui Province

Patentee after: Anhui Zhongke Spring Valley Laser Industry Technology Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 210000 building a, Longgang Science Park, Hengyuan Road, Xingang Development Zone, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee before: NANJING INSTITUTE OF ADVANCED LASER TECHNOLOGY