CN111496679A - 一种自动检测打磨余量的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工件打磨技术领域，特别涉及一种自动检测打磨余量的方法，获取焊缝上多个点与工件表面之间的高度差，确定高度差中的最大值，移动打磨装置使得打磨装置与工件表面的距离等于所述最大值，控制器记录最大值与打磨装置向下移动的行程的差值，打磨装置在进行焊缝的打磨时，打磨装置会随着焊缝的变薄而向下移动，控制器通过高度差的最大值减去打磨装置向下移动的距离，得到焊缝的余量高度，使得能够时时检测到焊缝的余量的高度，不需要人工进行焊缝余高的检测，提高了生产效率以及降低了工人的劳动强度。

Description

一种自动检测打磨余量的方法及系统

技术领域

本发明涉及工件打磨技术领域，特别涉及一种自动检测打磨余量的方法及系统。

背景技术

目前打磨机器人在进行焊缝的打磨时，只仅仅进行打磨，而没有进行焊缝余高的检测，机器人大多通过经验判断打磨处需要进行多少次打磨才能达到要求，并没有考虑同一种零件之间会有尺寸的变化，故这种经验性设定打磨次数不能保证打磨的精度。另外，一些通过人工进行检测打磨，这样导致需要进行打磨停止后检测，这导致生产效率较低，工人劳动强度大，并且有时候，机器人打磨超过预定余高之后才停机检测，这无疑会造成工件和焊缝的损坏，导致产品不合格。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在对焊缝进行打磨时，人工进行焊缝余高的检测，需要停机检测，导致生产效率低和增加工人劳动强度的问题，提供一种自动检测打磨余量的方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种自动检测打磨余量的方法，获取焊缝上多个测量点与工件表面之间的高度差，确定高度差中的最大值，移动打磨装置使得打磨装置与工件表面的距离等于所述最大值，控制器记录最大值与打磨装置向下移动的行程的差值，打磨装置与工件表面的距离中采取的是打磨装置的打磨面与工件的距离。

作为本发明的优选方案，所述打磨装置上设置有主动接触法兰，所述主动接触法兰上设置有位移传感器，焊缝与工件表面高度的最大值与位移传感器检测到打磨装置向下移动的距离之差为焊缝余量的高度。

作为本发明的优选方案，所述主动接触法兰上给定的下压力恒定，打磨装置在进行焊缝的打磨时，能够以恒定的压力对焊缝进行打磨，避免在压力变化时对焊缝及工件造成损伤，主动接触法兰可根据焊缝表面凹凸不平结构而自动适应焊缝高度，通过调节自身的行程使打磨装置能够沿着焊缝凹凸不平面打磨，避免打磨装置与焊缝接触过多造成打磨装置或工件的损坏。

作为本发明的优选方案，所述主动接触法兰的最大行程恒定，使得在打磨装置向下移动的距离达到主动接触法兰的最大行程之后，主动接触法兰不会再向下移动，打磨装置也不会向下移动，避免焊缝的打磨量过多，造成焊缝及工件不合格；并且最大行程恒定可得出焊缝的余量高度也恒定，使得能够根据工件及焊缝的类型选择合适的焊缝余量而设定相应的主动接触法兰的行程，使得能够准确得知打磨完成之后的余量。

作为本发明的优选方案，首先测量工件表面所在高度，在焊缝上测量多个测量点的高度，得出焊缝上的测量点与工件表面的高度差，能够准确测量出焊缝上的测量点与工件表面的高度差，以准确判断打磨装置与焊缝的高度，避免由于打磨装置与焊缝接触的面积过多，造成打磨装置损坏或工件损坏的现象。

作为本发明的优选方案，测量所述工件表面高度的点靠近所述焊缝，避免由于测量工件表面高度的点距离焊缝过远，工件表面自身弯曲造成高度误差增加的现象，为了提高准确性，在焊缝的周围还可测量多个工件表面上点的高度，并在相应的工件表面的点附近测量测量点的高度，由此可提高焊缝高度的准确性。

作为本发明的优选方案，测量所述工件表面高度的点距所述焊缝1cm-2cm，能够提高测量焊缝与工件表面所得到的高度差的准确性，减少焊缝与工件表面之间的高度误差。

作为本发明的优选方案，根据焊接类型和焊接长度确定测量焊接点高度的个数，根据不同焊接类型确定所需测量点的高度，能够减少工作强度和提高效率。

作为本发明的优选方案，所述焊接类型为人工焊接，人工焊接在焊缝上每隔2cm-5cm时选取一个测量点；或所述焊接类型为机器人焊接，机器人焊接在焊缝上每隔3cm-10cm之间时选取一个测量点，人工焊接误差较大，在相同长度的焊缝上，人工焊接选取的测量点多于机器人焊接的测量点，避免由于测量的点数过多浪费时间，同时能够避免测量的点数过少造成打磨不精确，出现打磨装置与焊缝接触的面积过多，造成打磨装置损坏或工件损坏的现象，还包括混合焊接，混合焊接包括了人工焊接和机器人焊接，分别根据人工焊接和机器人焊接的方式在混合焊接上进行测量点的选取。

作为本发明的优选方案，沿着焊缝的延伸方向依次选取测量点，并且在焊缝延伸方向中相邻两测量点之间的距离相同，确保在焊缝的大范围内都能有测量点，避免测量点过于集中造成高度差不准确的现象。

作为本发明的优选方案，沿着焊缝的延伸方向选取两列测量点，增加垂直于焊缝延伸方向截面上测量点个数，减少对焊缝测量点选取过少产生误差的现象。

一种自动检测打磨余量的系统，包括多轴机器人、打磨装置、主动接触法兰和工作台，所述多轴机器人包括机械手臂，所述打磨装置一端铰接在所述机械手臂上，所述打磨装置另一端与所述主动接触法兰一端连接，所述主动接触法兰另一端与所述机械手臂连接，所述多轴机器人连接有控制器，所述主动接触法兰上设置有位移传感器，在获得工件上的焊缝的最大高度之后，打磨装置在焊缝的最大高度处开始向下打磨，打磨装置向下移动，主动接触法兰随之伸长，位移传感器检测到主动接触法兰的行程，控制器得到该最大高度差与主动接触法兰的行程之差，由此可时时检测到焊缝的余量高度。

作为本发明的优选方案，所述工作台为变位机，所述多轴机器人设置在两个所述变位机之间，将待打磨工件放置在变位机上，变位机控制工件上下运动和转动，确保工件和焊缝与探针对齐，方便测量工件和焊缝的高度。

作为本发明的优选方案，所述自动检测打磨余量的系统还包括另一多轴机器人，其中一个所述多轴机器人连接所述打磨装置，另一所述多轴机器人的机械手臂固定有探针，两个所述多轴机器人均连接所述控制器，首先机械手臂带动探针与工件表面接触，确定工件表面高度，然后探针与焊缝接触，由此确定焊缝的高度，通过高度差判断出焊缝的最高点位置，打磨装置由最高点开始向焊缝的下方打磨，减少了由于打磨装置与焊缝一开始接触的面积过大，造成打磨装置损坏或工件损坏的现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果：打磨装置在进行焊缝的打磨时，打磨装置会随着焊缝的变薄而向下移动，控制器通过高度差的最大值减去打磨装置向下移动的距离，得到焊缝的余量高度，使得能够时时检测到焊缝的余量的高度，不需要人工进行焊缝余高的检测，提高了生产效率以及降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明系统测量焊缝与工件高度的结构示意图；

图3为探针工作且悬空状态的结构示意图；

图4为探针与工件接触状态的结构示意图；

图5为工件和焊缝所需测量点的结构示意图；

图6为工件和焊缝所需测量点的另一结构示意图；

图7为探针悬在工件上方的侧视图；

图8为本方法的总体流程图；

图中标记：1-多轴机器人，2-探针，3-工作台，4-机械手臂，5-控制器，6-工件，7-焊缝，8-测量点，9-打磨装置，10-主动接触法兰。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图8所示，一种自动检测打磨余量的方法，获取焊缝7上多个测量点8与工件6表面之间的高度差，确定高度差中的最大值，移动打磨装置9使得打磨装置9与工件6表面的距离等于所述最大值，控制器5记录最大值与打磨装置向下移动的行程的差值，由此可确定焊缝7的余量高度；所述打磨装置9上设置有主动接触法兰10，所述主动接触法兰10上设置有位移传感器；所述主动接触法兰10上给定的下压力恒定；所述主动接触法兰10的最大行程恒定；主动接触法兰10即ACF，又称柔性力控法兰或者自适应接触法兰，是一款能够保持机器人末端工具手法兰与工件加工接触面接触力恒定的设备，该设备为现有技术，基于气动、模拟量控制，其高精度与高灵敏度的控制，能够保证工具手法兰与加工面之间的接触力控制在±1N以内，特别适合是用于打磨抛光等应用场合，根据不同选型，其压力范围可选0-100N或0-500N，伸缩行程可选35.5mm、48mm、98mm等，本实施例中，所述测量点为名词，指焊缝上某个具体的点。

本实施例中，获取焊缝7上多个测量点8与工件表面之间的高度差方式为：获取焊缝7上多个测量点8与工件表面的方式为：首先测量工件6表面所在的高度，如图4和图5上工件6上的测量点8，确定了工件6表面高度之后，探针2测量焊缝7上多个测量点8的高度，由此计算出焊缝7与工件6表面的高度差，根据所得的最大高度差确定焊缝7的打磨轨迹，打磨装置由焊缝7的最大高度差处开始打磨，避免一开始打磨的时候就出现打磨装置与焊缝7接触面积过大，接触面积指的是打磨装置与焊缝高度方向接触的面积，造成打磨装置的损坏或工件6的损坏。

为了减少工件6表面与焊缝7之间的误差，测量所述工件6表面高度的测量点靠近所述焊缝7，由此避免由于测量工件6表面高度的点距离焊缝7过远，工件6表面自身弯曲造成高度误差增加的现象；测量所述工件6表面高度的测量点8距离所述焊缝1cm-2cm，根据焊接类型和焊接长度确定测量焊接点高度的个数，所述焊接类型为人工焊接，人工焊接在焊缝7上每隔2cm-5cm时选取一个测量点8；或所述焊接类型为机器人焊接，机器人焊接在焊缝7上每隔3cm-10cm之间时选取一个测量点8，避免由于测量点数过多浪费时间，同时能够避免点数过少造成测量的高度差不能反应整体的高度差的情况。

如图5和图6所示，为了便于测量焊缝7的高度，沿着焊缝7的延伸方向依次选取测量点8，并且相邻两测量点8之间的间隔相同，确保在焊缝7的大范围内都能有测量点8，当然为了增加各个焊缝7上的测量点8与工件6表面的高度的准确性，还可在工件6表面增加多个测量点8，工件表面的测量点8与附近的焊缝7上的测量点计算高度差，如图5所示，沿着焊缝7的延伸方向选取两列测量点8，由此可以准确的找出最大的高度差，减少了打磨的误差。

如图1所示，为了实现上述的方法，提供了一种自动检测打磨余量的系统，包括多轴机器人1、打磨装置9、主动接触法兰10和工作台3，所述多轴机器人1包括机械手臂4，所述打磨装置9一端铰接在所述机械手臂4上，所述打磨装置9另一端与所述主动接触法兰10一端连接，所述主动接触法兰10另一端与所述机械手臂4连接，所述多轴机器人1连接有控制器5，所述主动接触法兰10上设置有位移传感器；打磨装置9与焊缝7最高处开始向下打磨，打磨装置9向下打磨一定的距离，位移传感器便检测到主动接触法兰10有多少行程的增加，通过最大高度差与主动接触法兰10行程的差值可获得焊缝7的余量的高度，可时时检测到焊缝7的余量。

本实施例中，所述工作台3为变位机，所述多轴机器人1设置在两个所述变位机之间，变位机能够控制工件6上下运动和转动，确保工件6和焊接面与探针2对齐，方便测量工件6和焊缝7的高度。

如图2-图7所示，为了测量焊缝与工件表面的高度差，所述自动检测打磨余量的系统还包括另一多轴机器人，其中一个所述多轴机器人连接所述打磨装置，另一所述多轴机器人的机械手臂固定有探针，两个所述多轴机器人均连接所述控制器，探针2上有接触传感器，通过该探针2与工件6或焊缝7接触，接触传感器传递信号给控制器5，控制器5便记录该点的高度，当然除了接触传感器的方式之外，还可在探针2上带电，当探针2接触到工件6或焊缝7时会产生火花，机械手臂4停止运动且控制器5该点的高度，在对焊缝7上的测量点8测量完毕之后，控制器5计算出该焊缝7与工件6表面的最大高度差，控制器5便控制打磨装置由最大高度差处开始打磨，确保打磨轨迹不会出现损坏打磨装置和工件，如此减少了焊缝的打磨误差；当然为了提高高度差的确定效率，还可将一块直板平方在焊缝7上，通过测量直板与工件6表面的高度差即可得知最大高度差；高度差最大值确定的方法流程：根据工件6的焊接类型和焊接长度确定所要测量的点的个数和位置，多轴机器人1的机械手臂4带动探针2在工件6和焊缝7上测量每个点的高度，机械手臂4带动探针2向工件6或焊缝7运动，探针2与工件6或焊缝7接触后控制器5记录该点的高度，机械手臂4带动探针2回收，至下一位置进行另一点位高度的测量并记录，测量完成之后，控制器5计算出相应的焊缝7上各点与工件6的高度差，控制器5根据最大高度差调整打磨轨迹，控制打磨装置由最大高度差处开始打磨焊缝，减少由于打磨装置与焊缝7一开始接触的面积过大，造成打磨装置损坏或工件损坏的现象。

为了节省成本开支，只安装一个多轴机器人1也可以，首先将探针2安装在多轴机器人1手臂上，测量完高度之后，将探针1取下，安装上打磨装置9和主动接触法兰10即可。

本申请的具体工作过程：调整打磨装置9的位置至焊缝7的最大高度差位置处，打磨装置9开始向焊缝7下方打磨，打磨装置9每向下移动一定的距离，主动接触法兰10便向下移动相应的行程，位移传感器检测到主动接触法兰10移动的行程，控制器5通过用高度差的最大值减去主动接触法兰10的行程值便可得到焊缝7余量的高度，不需要人工进行焊缝7余高的检测，提高了生产效率以及降低了工人的劳动强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动检测打磨余量的方法，其特征在于，获取焊缝上多个测量点与工件表面的高度差，确定高度差中的最大值，移动打磨装置使得打磨装置与工件表面的距离等于所述最大值，控制器记录最大值与打磨装置向下移动的行程的差值。

2.根据权利要求1所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，所述打磨装置上设置有主动接触法兰，所述主动接触法兰上设置有位移传感器。

3.根据权利要求2所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，所述主动接触法兰上给定的下压力恒定。

4.根据权利要求3所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，所述主动接触法兰的最大行程恒定。

5.根据权利要求1所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，测量工件表面所在高度，在焊缝上测量多个测量点的高度，得出焊缝上的测量点与工件表面的高度差。

6.根据权利要求5所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，测量所述工件表面高度的点距所述焊缝1cm-2cm。

7.根据权利要求5所述的自动检测打磨余量的方法，其特征在于，焊接类型为人工焊接时，人工焊接在焊缝上每隔2cm-5cm时选取一个测量点；或焊接类型为机器人焊接时，机器人焊接在焊缝上每隔3cm-10cm之间时选取一个测量点。

8.一种自动检测打磨余量的系统，其特征在于，包括多轴机器人（1）、打磨装置（9）、主动接触法兰（10）和工作台（3），所述多轴机器人（1）包括机械手臂（4），所述打磨装置（9）一端铰接在所述机械手臂（4）上，所述打磨装置（9）另一端与所述主动接触法兰（10）一端连接，所述主动接触法兰（10）另一端与所述机械手臂（4）连接，所述多轴机器人（1）连接有控制器（5），所述主动接触法兰（10）上设置有位移传感器。

9.根据权利要求8所述的自动检测打磨余量的系统，其特征在于，所述工作台（3）为变位机，所述多轴机器人（1）设置在两个所述变位机之间。

10.根据权利要求8所述的自动检测打磨余量的系统，其特征在于，还包括另一多轴机器人（1），其中一个所述多轴机器人（1）连接所述打磨装置（9），另一所述多轴机器人（1）的机械手臂（4）固定有探针（2），两个所述多轴机器人（1）均连接所述控制器（5）。

Images