CN111185805A - 一种复杂结构箱体的自动打磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复杂结构箱体的自动打磨方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：通过自动导向安装机构将复杂结构箱体放置于工位，工位上的自动化夹具将复杂结构箱体夹紧；步骤S2：将复杂结构箱体送至自动扫描工位，在复杂结构箱体的扫描点贴上标志点；步骤S3：扫描仪对复杂结构箱体的一个面进行扫描，箱体翻转180°，扫描复杂结构箱体的另一个面，得到复杂结构箱体的外轮廓数据；步骤S4：将复杂结构箱体送至机器人打磨工位，计算机根据复杂结构箱体的外轮廓数据生成打磨轨迹；步骤S5：机器人沿着打磨轨迹对箱体进行自动打磨。本发明解决了当前复杂结构箱体人工打磨质量稳定性差、效率低、环境恶劣和劳动强度大的问题。

Description

一种复杂结构箱体的自动打磨方法
技术领域
本发明属于表面打磨技术领域，尤其涉及一种复杂结构箱体的自动打磨方法。
背景技术
某型复杂结构箱体为长方体中空结构，本体为整体成型工艺，主要材料是玻璃纤维增强复合材料(俗称玻璃钢)，箱体内部导轨座内表面涂敷一层玻璃纤维及耐烧蚀层(厚度约2～3mm)。该箱体主要由本体、若干环筋肋骨和前后法兰组成，其中环筋肋骨、前后法兰分别与本体胶接而成。
该箱体铺层成型后，环筋表面不平整，不满足胶接装配要求，部分区域与纵向加强筋干涉，必须对环筋打磨后才能满足纵向加强筋装配要求。目前，将复杂结构箱体放置在人工运输车上，推至打磨房，将纵筋放置在箱体上部环筋两侧圆角处进行预配，根据预配结果修磨环筋两侧面与圆角，去除干涉区域。将承载箱体的人工运输车推出打磨间，采用行车进行180°翻身，再次推入打磨房，重复上述打磨工艺过程，直至纵筋全部可以顺利安装。打磨过程中会产生大量粉尘，吸尘器无法全部吸除，环境恶劣、劳动强度大、效率低，手工单件打磨不满足批量化生产需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种复杂结构箱体的自动打磨方法，解决了当前复杂结构箱体人工打磨质量稳定性差、效率低、环境恶劣和劳动强度大的问题。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种复杂结构箱体的自动打磨方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：通过自动导向安装机构将复杂结构箱体放置于工位，工位上的自动化夹具将复杂结构箱体夹紧；步骤S2：将复杂结构箱体送至自动扫描工位，在复杂结构箱体的扫描点贴上标志点；步骤S3：扫描仪对复杂结构箱体的一个面进行扫描，箱体翻转180°，扫描复杂结构箱体的另一个面，得到复杂结构箱体的外轮廓数据；步骤S4：将复杂结构箱体送至机器人打磨工位，计算机根据复杂结构箱体的外轮廓数据生成打磨轨迹；步骤S5：机器人沿着打磨轨迹对箱体进行自动打磨。
上述复杂结构箱体的自动打磨方法中，在步骤S中，所述自动导向安装机构包括导向板、竖直导轨、升降伺服电机、螺旋升降机、平移丝杠、平移伺服电机、平移导轨、基座和支架；其中，所述基座通过螺钉与地面固定在一起；所述导向板、竖直导轨、升降伺服电机和螺旋升降机均设置于支架上；所述支架与所述平移导轨相连接；所述平移导轨固定在基座上，用以保证支架的水平移动始终在固定轨道上；所述平移伺服电机固定在基座上；所述平移丝杠的一端与所述基座相连接，所述平移丝杠的另一端与所述平移伺服电机相连接；所述升降伺服电机与螺旋升降机相连接来控制导向板在竖直导轨上升降；所述螺旋升降机的传送杆与导向板连接，通过自身的转动来控制导向板的升降；所述竖直导轨与所述导向板的两端固连在一起，用以保证导向板的升降始终在固定轨道上；复杂结构箱体放置于所述导向板上。
上述复杂结构箱体的自动打磨方法中，在步骤S2中，复杂结构箱体的扫描点为复杂结构箱体的四个顶角位置和每个面的中心点位置。
上述复杂结构箱体的自动打磨方法中，在步骤S3中，所述扫描仪为GSI高精度短距离扫描仪。
一种自动导向安装机构，其特征在于包括：所述自动导向安装机构包括导向板、竖直导轨、升降伺服电机、螺旋升降机、平移丝杠、平移伺服电机、平移导轨、基座和支架；其中，所述基座通过螺钉与地面固定在一起；所述导向板、竖直导轨、升降伺服电机和螺旋升降机均设置于支架上；所述支架与所述平移导轨相连接；所述平移导轨固定在基座上，用以保证支架的水平移动始终在固定轨道上；所述平移伺服电机固定在基座上；所述平移丝杠的一端与所述基座相连接，所述平移丝杠的另一端与所述平移伺服电机相连接；所述升降伺服电机与螺旋升降机相连接来控制导向板在竖直导轨上升降；所述螺旋升降机的传送杆与导向板连接，通过自身的转动来控制导向板的升降；所述竖直导轨与所述导向板的两端固连在一起，用以保证导向板的升降始终在固定轨道上；复杂结构箱体放置于所述导向板上。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明提供的复杂结构箱体打磨机器人系统的工艺流程方法自动化程度高，具有很好的打磨质量稳定性，解决了当前复杂结构箱体人工打磨质量稳定性差、效率低、环境恶劣和劳动强度大的问题，可应用于具有多个环筋肋骨的某型箱体的自动打磨机器人系统中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的复杂结构箱体的自动打磨方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的复杂结构箱体打磨机器人系统的总体布局示意图；
图3是本发明实施例提供的自动导向安装机构的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的大型复杂结构箱体自动导向安装机构定位的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的复杂结构箱体的自动打磨方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S1：通过自动导向安装机构将复杂结构箱体放置于工位，工位上的自动化夹具将复杂结构箱体夹紧；
步骤S2：将复杂结构箱体送至自动扫描工位，在复杂结构箱体的扫描点贴上标志点；
步骤S3：扫描仪对复杂结构箱体的一个面进行扫描，箱体翻转180°，扫描复杂结构箱体的另一个面，得到复杂结构箱体的外轮廓数据；
步骤S4：将复杂结构箱体送至机器人打磨工位，计算机根据复杂结构箱体的外轮廓数据生成打磨轨迹；
步骤S5：机器人沿着打磨轨迹对箱体进行自动打磨。
复杂结构箱体安装工位为复杂结构箱体安装与定位的工位；杂结构箱体自动扫描工位为对复杂结构箱体进行三维扫描的工位；机器人打磨自动工位为使用机器人对复杂结构箱体各特征面进行自动打磨的工位。
在步骤S2中，复杂结构箱体的扫描点为复杂结构箱体的四个顶角位置和每个面的中心点位置。
如图2所示，复杂结构箱体安装工位、复杂结构箱体自动扫描工位和机器人打磨工位在一条生产线上，采用AGV将复杂结构箱体在各个工位之间运输，实现安装、扫描测量与打磨工位间自动流转。如图2所示，复杂结构箱体打磨机器人系统的工艺流程如下：
S1、将复杂结构箱体吊装至定位导向平台，调整好箱体位置；
S2、定位导向平台带动箱体下移至工位，自动化夹具将箱体夹紧；
S3、AGV将箱体送至自动扫描工位，在扫描点贴上标志点；
S4、扫描仪对一个面进行扫描，箱体翻转180°，扫描另一个面，得到数据，生成igs模型；
S5、AGV将箱体送至机器人打磨工位，电脑根据igs模型生成打磨轨迹；
S6、机器人沿着轨迹对箱体进行自动打磨。
复杂结构箱体在复杂结构箱体安装工位完成安装定位。具体过程是将复杂结构箱体吊装至定位导向平台，调整好箱体位置，然后定位导向平台下移至适当位置，自动化夹具将箱体夹紧，完成箱体的安装定位。
完成复杂结构箱体的安装定位后，AGV将复杂结构箱体送至自动扫描工位进行三维扫描。具体过程是在复杂结构箱体的扫描点上贴标志点，并调整扫描仪的角度，扫描仪对正视的箱体两面进行扫描。完成后将箱体旋转180°，继续同样的扫描过程直至完成所有面的扫描，最后处理数据生成igs模型。
完成复杂结构箱体的三维扫描后，AGV将复杂结构箱体送至机器人打磨工位。打磨机器人根据前面得到的igs模型进行打磨轨迹规划，然后沿着打磨轨迹对复杂结构箱体进行自动打磨，完成打磨后，AGV将打磨好的复杂结构箱体送出。
所述的复杂结构箱体打磨机器人系统中的三个工位都各自有一个电气控制柜来单独控制每个工位的设备自动运行，保证工艺流程正常进行。整个工艺流程中通过AGV实现复杂结构箱体的在三个工位中的自动流转。机器人打磨工位被夹板围起来，形成一个打磨房，这样能有效地防止打磨中产生的粉尘扩散出去污染环境。
图3是本发明实施例提供的自动导向安装机构的结构示意图。如图3所示，该自动导向安装机构包括导向板1、竖直导轨2、升降伺服电机3、螺旋升降机4、平移丝杠5、平移伺服电机6、平移导轨7、基座8和支架90；其中，
所述基座8通过螺钉与地面固定在一起；所述导向板1、竖直导轨2、升降伺服电机3和螺旋升降机4均设置于支架90上；所述支架90与所述平移导轨7相连接；所述平移导轨7固定在基座8上，用以保证支架90的水平移动始终在固定轨道上；所述平移伺服电机6固定在基座8上；所述平移丝杠5的一端与所述基座8相连接，所述平移丝杠5的另一端与所述平移伺服电机6相连接；所述升降伺服电机3与螺旋升降机4相连接来控制导向板1在竖直导轨2上升降；所述螺旋升降机4的传送杆与导向板1连接，通过自身的转动来控制导向板1的升降；所述竖直导轨2与所述导向板1的两端固连在一起，用以保证导向板1的升降始终在固定轨道上；复杂结构箱体放置于所述导向板1上。
导向板1主要用于大型复杂结构箱体的导向与支撑，可保证大型复杂结构箱体升降的稳定性；竖直导轨2用于导向板1的导向；伺服电机用于给整个机构升降，平移提供动力；螺旋升降机4用于把伺服电机的转动变为竖直的升降；平移丝杠5用于引导整个升降机构平移；平移导轨7用于升降机构平移的导向；基座8则是为整个机构提供一个平台。
基座8通过螺钉与地面进行固定，平移伺服电机6、平移导轨7、平移丝杠5、螺旋升降机4和升降伺服电机3都与基座8相连接。同时平移伺服电机6与平移丝杠5相连接，升降机构固定在平移丝杠5上，这样平移伺服电机6运动可以带动升降机构进行水平移动，升降机构两端则是与平移导轨7相连接，使得运动的方向始终一致。升降机构的水平位置调节到与大型复杂结构箱体一致时，将箱体放置在导向板1上面。位置安装好之后，升降伺服电机3与螺旋升降机4配合，将固连在螺旋升降机4上的导向板1沿着竖直导轨2向下移动，从而可以将大型复杂结构箱体定位到所要求的位置，进而进行下一步的加工。
如图定位的基准为X向挡块9、Y向挡块10和Z想挡块11。用行车将大型复杂结构箱体吊装至导向平台，导向平台靠拢至箱体接触X向挡块9，完成X向定位。随后导向平台下降，至大型复杂结构箱体夹具12落至Z向挡块11，完成Z向定位。夹具12闭合，按先左后右顺序锁紧大型复杂结构箱体，至箱体接触Y向挡块10，完成Y向定位。导向平台后移，完成大型复杂结构箱体的安装。
自动导向安装机构使得大型复杂结构箱体安装时定位精确。
本发明提供的复杂结构箱体打磨机器人系统的工艺流程方法根据多次自动打磨试验，被证明是有效可靠的。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种复杂结构箱体的自动打磨方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：通过自动导向安装机构将复杂结构箱体放置于工位，工位上的自动化夹具将复杂结构箱体夹紧；
步骤S2：将复杂结构箱体送至自动扫描工位，在复杂结构箱体的扫描点贴上标志点；
步骤S3：扫描仪对复杂结构箱体的一个面进行扫描，箱体翻转180°，扫描复杂结构箱体的另一个面，得到复杂结构箱体的外轮廓数据；
步骤S4：将复杂结构箱体送至机器人打磨工位，计算机根据复杂结构箱体的外轮廓数据生成打磨轨迹；
步骤S5：机器人沿着打磨轨迹对箱体进行自动打磨。
2.根据权利要求1所述的复杂结构箱体的自动打磨方法，其特征在于：在步骤S1中，所述自动导向安装机构包括导向板(1)、竖直导轨(2)、升降伺服电机(3)、螺旋升降机(4)、平移丝杠(5)、平移伺服电机(6)、平移导轨(7)、基座(8)和支架(90)；其中，
所述基座(8)通过螺钉与地面固定在一起；
所述导向板(1)、竖直导轨(2)、升降伺服电机(3)和螺旋升降机(4)均设置于支架(90)上；
所述支架(90)与所述平移导轨(7)相连接；
所述平移导轨(7)固定在基座(8)上，用以保证支架(90)的水平移动始终在固定轨道上；
所述平移伺服电机(6)固定在基座(8)上；
所述平移丝杠(5)的一端与所述基座(8)相连接，所述平移丝杠(5)的另一端与所述平移伺服电机(6)相连接；
所述升降伺服电机(3)与螺旋升降机(4)相连接来控制导向板(1)在竖直导轨(2)上升降；
所述螺旋升降机(4)的传送杆与导向板(1)连接，通过自身的转动来控制导向板(1)的升降；
所述竖直导轨(2)与所述导向板(1)的两端固连在一起，用以保证导向板(1)的升降始终在固定轨道上；
复杂结构箱体放置于所述导向板(1)上。
3.根据权利要求1所述的复杂结构箱体的自动打磨方法，其特征在于：在步骤S2中，复杂结构箱体的扫描点为复杂结构箱体的四个顶角位置和每个面的中心点位置。
4.根据权利要求1所述的复杂结构箱体的自动打磨方法，其特征在于：在步骤S3中，所述扫描仪为GSI高精度短距离扫描仪。
5.一种自动导向安装机构，其特征在于包括：所述自动导向安装机构包括导向板(1)、竖直导轨(2)、升降伺服电机(3)、螺旋升降机(4)、平移丝杠(5)、平移伺服电机(6)、平移导轨(7)、基座(8)和支架(90)；其中，
所述基座(8)通过螺钉与地面固定在一起；
所述导向板(1)、竖直导轨(2)、升降伺服电机(3)和螺旋升降机(4)均设置于支架(90)上；
所述支架(90)与所述平移导轨(7)相连接；
所述平移导轨(7)固定在基座(8)上，用以保证支架(90)的水平移动始终在固定轨道上；
所述平移伺服电机(6)固定在基座(8)上；
所述平移丝杠(5)的一端与所述基座(8)相连接，所述平移丝杠(5)的另一端与所述平移伺服电机(6)相连接；
所述升降伺服电机(3)与螺旋升降机(4)相连接来控制导向板(1)在竖直导轨(2)上升降；
所述螺旋升降机(4)的传送杆与导向板(1)连接，通过自身的转动来控制导向板(1)的升降；
所述竖直导轨(2)与所述导向板(1)的两端固连在一起，用以保证导向板(1)的升降始终在固定轨道上；
复杂结构箱体放置于所述导向板(1)上。
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