CN111318928A

CN111318928A - 一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法

Info

Publication number: CN111318928A
Application number: CN202010130646.7A
Authority: CN
Inventors: 伊春明; 陈铎鑫; 吴钰屾
Original assignee: Shanghai Fanuc Robotics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Fanuc Robotics Co Ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-06-23

Abstract

本发明提供了一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法，属于自动化的技术领域。一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置包括底板、工件转台、打磨机器人、检测机器人、打磨工具库以及系统控制柜；本发明于工件转台的两侧分别设有打磨机器人和检测机器人，同时，打磨机器人对应有打磨工具库，检测机器人带有滑动导轨和滑设于滑动导轨上的线激光扫描仪，通过线激光扫描仪实现对工件的实时建模和缺陷寻找，再通过打磨机器人对工件的缺陷区域进行针对性打磨，提高了运行效率，避免了人工打磨带来的身体危害和高用工成本；另外还提供了一种操作方法，在工件打磨完成后再次进行扫描，直至工件上的缺陷完全被消除，避免了缺陷遗漏，保证了工件品质。

Description

一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及自动化的技术领域，具体是涉及一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法。

背景技术

在现代装配制造业中，由于金属铸造在加工复杂形状的工件时，相对于其他加工方法成本更低，操作更方便，因此，金属铸造加工是一种被广泛使用的加工手段。但是，由于铸造的工艺特性，通过铸造加工出的工件会存在气泡类、冷缩类、模具材质类、金属液不纯类等缺陷，另外外形上还存在内部空洞、表面砂眼、裂痕、凹陷等铸造缺陷。

目前，市面上针对铸件上表面砂眼类缺陷的修补方式是听过人工使用打磨工具将存在砂眼的工件表面均匀地去除一层，打磨后得到光滑的工件表面。但是，人工打磨方式不仅环境恶劣，费时费力，影响工人的身体健康，另外，随着人工成本的升高，人工打磨方式的成本增高，难以满足市场需求；虽然市场上出现了通过机械手代替人工手持打磨工具的打磨方式来对工件的各表面进行反复打磨，但是，由于机械手打磨单元属于开环设备，而铸造工艺又存在各工件上的铸造缺陷不同的问题，导致了开环设备无法准确寻找到这些缺陷并定点打磨，因此造成了打磨耗时延长，铸造缺陷遗漏的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法，以在工件转台的两侧分别设置有打磨机器人和检测机器人，且打磨机器人和检测机器人均连接于同一系统控制柜内，通过检测机器人实现对待打磨的工件进行实时建模，获取工件模型后准确找到缺陷实际位置，实现打磨机器人针对性的打磨，提升了系统整体运行的效率，并于打磨完成后再次进行检测，保证缺陷的完全去除，既能避免人工打磨带来的成本高，影响身体健康的问题，同时还能实现高效打磨，避免缺陷遗漏的问题，更好地满足了市场需求。

具体技术方案如下：

一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，具有这样的特征，包括：

底板；

工件转台，工件转台设置于底板上；

打磨机器人，打磨机器人设置于底板上且位于工件转台的一侧；

检测机器人，检测机器人设置于底板上且位于工件转台背离打磨机器人的一侧；

打磨工具库，打磨工具库设置于底板上且位于与打磨机器人对应的一侧；

系统控制柜，系统控制柜设置于底板上且位于与检测机器人对应的一侧，同时，工件转台、打磨机器人以及检测机器人均信号连接于系统控制柜上。

上述的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其中，打磨机器人和检测机器人均为六轴机械手臂。

上述的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其中，打磨机器人的工具端设置有打磨电主轴，且打磨电主轴上可拆卸地设置有打磨工具。

上述的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其中，检测机器人的工具端设置有滑动导轨，且滑动导轨上设有线激光扫描仪，同时，于滑动导轨的一端设置有固定的定位检测器。

上述的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其中，打磨机器人的工具端和打磨电主轴之间以及检测机器人的工具端和滑动导轨之间均设置有六轴法兰。

上述的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其中，打磨电主轴、滑动导轨、线激光扫描仪以及定位检测器均电连接于系统控制柜上。

一种操作方法，用于对上述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置的操作，包括以下几个步骤：

步骤S1，将待打磨的工件放置于工件转台上，并启动检测机器人，通过定位检测器定位工件的实际位置；

步骤S2，通过检测机器人对工件进行实时建模，获取工件模型，寻找工件上缺陷的实际位置，

若有缺陷，则转向步骤S3；

若无缺陷，则转向步骤S4；

步骤S3，启动打磨机器人，对工件上的缺陷所在区域进行打磨，并于打磨完成后转向步骤S2；

步骤S4，取下工件转台上的工件，并下放流水线。

上述的一种操作方法，其特征在于，还包括机械夹持手爪，机械夹持手爪用于步骤S1中将待打磨的工件抓取后放置于工件转台上，同时，机械夹持手爪也用于将步骤S4中工件转台上的工件取下并下放流水线。

上述技术方案的积极效果是：

上述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法，通过在工件转台的两侧分别设置有打磨机器人和检测机器人，通过检测机器人对功工件转台上的工件进行实时建模，获取工件模型并寻找到缺陷实际位置，在通过打磨机器人对工件的缺陷区域进行打磨，实现了对工件的针对性打磨，提高了运行效率，也避免了人工打磨带来的身体危害以及成本高的问题；另外，在打磨机器人打磨完成后，再次进行时扫描，直至工件上的缺陷完全打磨掉，避免了缺陷遗漏的问题，更好地满足了市场需求。

附图说明

图1为本发明的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置的实施例的结构图；

图2为本发明一较佳实施例的操作方法的流程图。

附图中：1、底板；2、工件转台；3、打磨机器人；31、打磨电主轴；32、六轴法兰；4、检测机器人；41、滑动导轨；42、线激光扫描仪；43、定位检测器；5、打磨工具库；6、系统控制柜。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图2对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置的实施例的结构图。如图1所示，本实施例提供的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置包括：底板1、工件转台2、打磨机器人3、检测机器人4、打磨工具库5以及系统控制柜6。

具体的，底板1水平布置，底板1作为中的支撑台面，为装置的各部位的安装以及动作提供了载体。

具体的，工件转台2设置于底板1的上表面上，工件转台2可在底板1上转动，实现对汽车轮毂的放置，为汽车轮毂后续的建模和打磨提供了载体。

具体的，打磨机器人3设置于底板1上且位于工件转台2的一侧，且打磨机器人3能运送至工件转台2处，通过打磨机器人3为工件转台2上待打磨的工件进行打磨操作，从而消除工件上的缺陷。

具体的，检测机器人4设置于底板1上且位于工件转台2背离打磨机器人3的一侧，既能避免检测机器人4与打磨机器人3相互干扰，同时也能通过检测机器人4对工件转台2上的工件进行定位和建模，为后续实现对工件上的缺陷的实际位置的寻找提供了条件。

具体的，打磨工具库5设置于底板1上且位于与打磨机器人3对应的一侧，使得打磨机器人3能根据实际打磨需求从打磨工具库5中更换打磨工具，提高了装置的适应性。

具体的，系统控制柜6设置于底板1上且位于与检测机器人4对应的一侧，同时，工件转台2、打磨机器人3以及检测机器人4均信号连接于系统控制柜6上，使得能通过系统控制柜6将检测机器人4检测到的工件上的缺陷和具体位置进行处理，并控制工件转台2和打磨机器人3动作，将工件上的缺陷打磨掉，实现了工件的打磨的自动操作，从而消除工件上的缺陷，保证工件的品质。

更加具体的，用于打磨的打磨机器人3和用于检测检测机器人4均为六轴机械手臂,可实现不同角度和姿态的控制，从而适应不同型号的轮毂和轮毂上不同位置的缺陷区域的打磨和建模，灵活性更高，适应性更好，结构设计更合理。

更加具体的，打磨机器人3的工具端设置有打磨电主轴31，且打磨电主轴31上可通过换刀的方式安装打磨工具，打磨机器人3的工具端带动打磨电主轴31运动，并通过打磨电主轴31带动打磨工具转动，实现对工件转台2上的工件的打磨操作，同时也实现了打磨电主轴31自由换刀，方便后续从打磨工具库5中更换适合的打磨工具，适应性更高，结构设计更合理。

更加具体的，检测机器人4的工具端设置有滑动导轨41，滑动导轨41为伺服直线导轨，且滑动导轨41上设有可滑动的线激光扫描仪42，使得滑动导轨41能带动线激光扫描仪42沿滑动导轨41的布置方向滑动，不仅检测机器人4能实现不同角度和姿态的调节，同时也能改变滑动导轨41的布置方向，并且，线激光扫描仪42还能在滑动导轨41上移动，实现了多运动方向的调节，便于对工件转台2上的工件的建模和工件上缺陷的寻找。另外，滑动导轨41的一端设置有固定的定位检测器43，通过定位检测器43能定位出工件转盘上工件的实际位置，方便后续的建模和缺陷寻找，结构设计更合理。

更加具体的，打磨机器人3的工具端和打磨电主轴31之间以及检测机器人4的工具端和滑动导轨41之间均设置有六轴法兰32，通过六轴法兰32，方便了打磨机器人3的工具端与打磨电主轴31之间的可拆装连接，同时也方便了检测机器人4的工具端与滑动导轨41的可拆装连接，拆装更方便，便于后期的调整、维修以及更换。

更加具体的，打磨电主轴31、滑动导轨41、线激光扫描仪42以及定位检测器43均电连接于系统控制柜6上，实现了控制的统一性，使得能通过系统控制柜6对滑动导轨41进行驱动，使得滑动导轨41能带动线激光扫描仪42在滑动导轨41上移动，同时，控制定位检测器43对工件转台2上的工件进行实际位置的定位，也能控制线激光扫描仪42对工件进行三维扫描并建模，还能接收并处理线激光扫描仪42的扫描信息，实现对工件转台2上的工件的建模和对工件上的缺陷的寻找定位，并控制打磨电主轴31带动打磨工具对寻找到的缺陷区域进行打磨，从而消除工件缺陷，实现了针对性打磨，自动化程度高，提高了运行效率，也避免了人工打磨带来的身体危害以及成本高的问题。

另外，还提供了一种操作方法，用于操作上述基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，图2为本发明一较佳实施例的操作方法的流程图。如图2所示，操作方法具体包括以下几个步骤：

步骤S1，将待打磨的工件放置于工件转台2上，并启动检测机器人4，通过定位检测器43定位工件的实际位置；

步骤S2，通过检测机器人4对工件进行实时建模，获取工件模型，寻找工件上缺陷的实际位置，

若有缺陷，则转向步骤S3；

若无缺陷，则转向步骤S4；

步骤S3，启动打磨机器人3，对工件上的缺陷所在区域进行打磨，并于打磨完成后转向步骤S2；

步骤S4，取下工件转台2上的工件，并下放流水线。

更加具体的，在步骤S1中，实现对工件的实际位置进行定位的定位检测器43可为寻边器、相机以及激光定位器等，可根据实际使用情况选择，实现了对工件转台2上的工件的定位，为后续的实时建模和缺陷的寻找提供了基础。

更加具体的，还设置有机械夹持手爪，且机械夹持手爪用于步骤S1中将待打磨的工件抓取后放置于工件转台2上，同时，在工件打磨完成后，机械夹持手爪也用于将步骤S4中工件转台2上的工件取下并下放流水线，实现了对工件上料下料的自动化操作，结构设置更合理。另外，机械夹持手爪可以分为上料侧机械夹持手爪和下料侧机械夹持手爪以及共同机械夹持手爪，即分别实现上料、下料以及共用上料和下料，结构布置更多样。

更加具体的，在步骤S2中，检测机器人4在寻找工件上的缺陷位置时，采用表面连续性算法对线激光扫描仪42实时建的模进行表面分析计算，根据分析计算结果判断工件表面上的缺陷位置，定位更准确。

更加具体的，在步骤S3中，打磨机器人3能根据实际打磨需求从打磨工具库5中选择合适的打磨工具，从而适应不同的打磨需求，保证了打磨的质量，提升产品品质。

本实施例提供的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置及其操作方法，包括底板1、工件转台2、打磨机器人3、检测机器人4、打磨工具库5以及系统控制柜6；通过于工件转台2的两侧分别设置有打磨机器人3和检测机器人4，同时，打磨机器人3对应有打磨工具库5，检测机器人4带有滑动导轨41和滑设于滑动导轨41上的线激光扫描仪42，通过线激光扫描仪42实现对工件的实时建模和缺陷寻找，再通过打磨机器人3对工件的缺陷区域进行针对性打磨，提高了运行效率，避免了人工打磨带来的身体危害和用工成本高的问题；另外还提供了一种操作方法，在工件打磨完成后再次进行扫描，直至工件上的缺陷完全被消除，避免了缺陷遗漏的问题，保证了工件品质。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，包括：

底板；

工件转台，所述工件转台设置于所述底板上；

打磨机器人，所述打磨机器人设置于所述底板上且位于所述工件转台的一侧；

检测机器人，所述检测机器人设置于所述底板上且位于所述工件转台背离所述打磨机器人的一侧；

打磨工具库，所述打磨工具库设置于所述底板上且位于与所述打磨机器人对应的一侧；

系统控制柜，所述系统控制柜设置于所述底板上且位于与所述检测机器人对应的一侧，同时，所述工件转台、所述打磨机器人以及所述检测机器人均信号连接于所述系统控制柜上。

2.根据权利要求1所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，所述打磨机器人和所述检测机器人均为六轴机械手臂。

3.根据权利要求2所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，所述打磨机器人的工具端设置有打磨电主轴，且所述打磨电主轴上可拆卸地设置有打磨工具。

4.根据权利要求3所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，所述检测机器人的工具端设置有滑动导轨，且所述滑动导轨上设有线激光扫描仪，同时，于所述滑动导轨的一端设置有固定的定位检测器。

5.根据权利要求4所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，所述打磨机器人的工具端和所述打磨电主轴之间以及所述检测机器人的工具端和所述滑动导轨之间均设置有六轴法兰。

6.根据权利要求5所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置，其特征在于，所述打磨电主轴、所述滑动导轨、所述线激光扫描仪以及所述定位检测器均电连接于所述系统控制柜上。

7.一种操作方法，用于对权利要求4-6中任一项所述的基于三维扫描仪的轮毂打磨装置的操作，包括以下几个步骤：

步骤S1，将待打磨的工件放置于所述工件转台上，并启动所述检测机器人，通过所述定位检测器定位工件的实际位置；

步骤S2，通过所述检测机器人对所述工件进行实时建模，获取工件模型，寻找所述工件上缺陷的实际位置，

若有缺陷，则转向步骤S3；

若无缺陷，则转向步骤S4；

步骤S3，启动所述打磨机器人，对所述工件上的缺陷所在区域进行打磨，并于打磨完成后转向步骤S2；

步骤S4，取下所述工件转台上的工件，并下放流水线。

8.根据权利要求7所述的操作方法，其特征在于，还包括机械夹持手爪，所述机械夹持手爪用于步骤S1中将待打磨的所述工件抓取后放置于所述工件转台上，同时，所述机械夹持手爪也用于将步骤S4中所述工件转台上的所述工件取下并下放流水线。