CN111546198A - 一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备，包括：用于存放待加工叶片和成品叶片的叶片输送装置；用于获取待加工叶片图像的图像获取装置；用于夹持待加工叶片的机器人；用于磨削待加工叶片的磨削装置；以及，用于判断待加工叶片是否为成品叶片的数字样板检测机；机器人的工作路线分别覆盖叶片输送装置和图像获取装置、图像获取装置和磨削装置、图像获取装置和数字样板检测机、数字样板检测机和磨削装置、数字样板检测机和叶片输送装置。本发明实现了待加工叶片“测量‑加工”自适应闭环且无人化加工，保护工人身体健康，降低人工成本，无须多次拆装，装夹误差小，加工精度和成品率高。

Description

一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备

技术领域

本发明属于航空发动机叶片磨削及检测技术领域，更具体地，涉及一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备。

背景技术

航空发动机叶片是飞机动力系统的核心部件，航空发动机依靠燃气流产生推力，气流从进气口进入，经过压气机压缩、燃烧室燃烧，再经过涡轮机膨胀做功，从排气口排出，在气流做功的过程中，压气机和涡轮机中的多级叶片为发动机提供了主要的动力输出。航空发动机中的叶片种类繁多、数量庞大、形状复杂，使得叶片的加工和测量非常困难。

目前，国内外叶片制造行业大部分叶片加工仍以人工磨抛为主，人工磨抛主要存在以下几点弊端：(1)叶片磨抛时会产生大量的粉尘和噪声，对生产一线的工人健康非常不利；(2)人工磨抛通常是根据工人的经验确定磨抛力度和磨抛轨迹，熟练程度不同的工人磨抛的叶片表面一致性很难得到保证，这严重影响航空发动机的质量和动力性能；(3)工人磨抛后无法及时确定工件尺寸是否满足加工要求，需要送到测量室采用三坐标测量机进行检测，导致工序复杂，加工效率低。三坐标测量机的精度高、测量范围大，广泛应用于工业测量中，主要由三轴精密气浮平台、接触式测头、控制系统以及软件组成，精密气浮平台和高精度光栅尺等对环境要求高，需要安装在恒温、恒湿的洁净室中，因此只能采用离线测量的方式进行检测。但离线测量过程中工件需要经过多次拆装，不仅效率低下，还会引入二次装夹误差，影响工件的加工精度。

因此，自动化与自适应磨抛设备符合批量生产的时代需求，近年来国内外研究人员对数控磨削设备以及机器人磨削技术做了大量的研究工作。仿形磨削、恒力磨削以及多轴联动磨削等数控磨抛设备极大提高了叶片制造的自动化水平。仿形法的加工质量依赖于靠模板的精度，靠模板的制造精度以及运行损耗都影响叶片最终成型质量，且其通用性较差，难以满足叶片小批量、多规格的加工要求。多轴联动通用性数控磨削设备灵活性好，精度高，但受限于国外高端数控设备价格高昂，国内替代产品功能不足，加上工艺编程难度大，难以快速转换工艺，缺乏“测量-加工”自适应闭环加工能力等原因仍未替代人工磨抛，无法取得广泛应用。

因此，本领域技术人员亟待提供一种环境适应力强、效率高且具有“测量-加工”自适应闭环加工能力的叶片加工设备，以完全代替人工进行一体化智能磨削和检测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备，所述航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备包括：

用于存放待加工叶片和成品叶片的叶片输送装置；

用于获取所述待加工叶片图像的图像获取装置；

用于夹持所述待加工叶片的机器人；

用于磨削所述待加工叶片的磨削装置；以及，

用于判断所述待加工叶片是否为成品叶片的数字样板检测机；

所述机器人的工作路线分别覆盖所述叶片输送装置和所述图像获取装置、所述图像获取装置和所述磨削装置、所述图像获取装置和所述数字样板检测机、所述数字样板检测机和所述磨削装置、所述数字样板检测机和所述叶片输送装置。

可选地，所述机器人包括机器人主体和抓取工装组件，所述抓取工装组件包括第一抓取组件和第二抓取组件；所述第一抓取组件包括相适配的公头组件和母头组件，所述公头组件和所述母头组件可于连接状态和断开状态之间切换，所述公头组件和所述母头组件中的其中一个与所述第一抓取组件连接，所述公头组件和所述母头组件中的另外一个设有用于夹取所述待加工叶片的第一抓爪以及与所述第二抓取组件相配合的夹持件；所述夹持件与所述第一抓爪连接，所述第一抓爪远离所述机器人主体设置；所述第二抓取组件与所述机器人主体连接。

可选地，所述第一抓取组件和所述第二抓取组件中的一个以上为气动驱动、电力驱动。

可选地，所述第一抓爪包括相对设置的两个夹持爪，两个所述夹持爪可做相互靠近或远离的往复运动；两个所述夹持爪在靠近对方一侧均设有一夹具块，所述夹具块设有用于夹持待加工叶片的夹持部，所述夹具块与所述夹持爪可拆卸式连接。

可选地，所述机器人设有图像传感器。

可选地，所述叶片输送装置包括用于存放所述待加工叶片的上料架、用于存放所述成品叶片的下料架、以及输送机构；其中一所述输送机构驱动所述上料架做靠近或远离所述机器人的往复运动；另一所述输送机构驱动所述下料架做靠近或远离所述机器人的往复运动。

可选地，所述图像获取装置包括装置主体、CCD相机和光源；所述装置主体设有图像获取空间；所述CCD相机和所述光源均设于所述图像获取空间，所述CCD相机朝向所述待加工叶片设置；至少一对所述光源分设于所述待加工叶片的两侧，且所述光源设于所述CCD相机的下方。

可选地，所述磨削装置包括磨头支架、力控磨削机构和用于收集磨削粉屑的沙砾盒；所述磨头支架设于所述沙砾盒的上方；所述力控磨削机构设于所述磨头支架，并朝向所述机器人一侧设置。

可选地，所述航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备还包括外护罩装置，所述外护罩装置包括护罩和通风管道；所述叶片输送装置、所述图像获取装置、所述机器人、所述磨削装置、所述数字样板检测机均容设于所述护罩的内部空间；所述通风管道连通所述内部空间和外环境；所述护罩对应所述叶片输送装置设有输送窗口，所述输送窗口设有输送门机构；所述护罩设有视察窗口和进出门机构。

可选地，控制系统，所述控制系统分别与所述图像获取装置、所述机器人、所述磨削装置、所述数字样板检测机连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明通过机器人实现待加工叶片的自动和智能转移，从而实现待加工叶片“测量-加工”自适应闭环加工，整个过程无需人工参与且对环境要求低(无需在恒温、恒湿的洁净环境中进行)，无人化加工环境，不仅保护了工人的身体健康，避免工人受粉尘和噪音污染，还大大降低了人工成本(无需人工进行磨削和检测)；同时，自动化、智能化和批量化生产保证了叶片加工质量的稳定性、一致性，从而保证了航空发动机的质量和动力性能；通过循序渐进的二段式加工方式，完成待加工叶片的加工，加工工序简单且易于实现，两段式加工方式中的每一段加工动作重复率较高，程序和操作均易于实现，同时保证了加工精度；在加工过程中，仅针对待磨削区域进行磨削，加工效率高；待加工叶片整个加工过程均由机器人进行运输和转移，无须多次拆装，装夹误差小，保证了加工精度；成品率高。

2.本发明的抓取工装组件可完成机器人对待加工叶片的两种抓取姿势的自由切换，从而实现待加工叶片于图像获取装置与磨削装置之间的转移以及待加工叶片于数字样板检测机和磨削装置之间的转移，使得“测量-加工”自适应闭环加工过程中，均由机器人对待加工叶片实现夹持，只需通过一次抓取姿势的切换，装夹误差小，保证了加工精度、成品叶片的质量稳定性和一致性。更优的，抓取工装组件实现抓取的方式多样，提高了本发明的产品多样性，满足不同客户需求。

3.本发明的夹具块与夹持爪可拆卸式连接，从而可通过更换夹具块实现不同种类、构造的叶片的加工，提高了本发明的适用范围和实用性，实现一机多用，大大降低了机台空闲率，降低了发动机叶片生产商的加工成本。

4.本发明机器人通过图像传感器可实现对待加工叶片的定位，从而实现机器人的自动上下料的自动化和智能化，大大提高了本发明的无人化程度。

5.本发明的图像获取装置通过光源调节图像获取的光源需求，从而保证图像获取的光环境的一致性，从而保证待加工叶片的磨削的精准性，提高本发明的加工精度和效率。

6.本发明通过护罩将待加工叶片的加工环境进行有效隔离，从而保证待加工叶片在磨削过程中所产生的粉屑不会逸出护罩，从而保护了在护罩外的工作人员的身体健康，降低其噪音污染；同时，通过视察窗口可观察本发明加工待加工叶片的进展情况，以及便于机器人示教的进行；更优的，还可通过进出门机构实现对护罩内的各个部件的检修和维护。

7.本发明通过控制系统可实现待加工叶片的加工参数的输入，调试运行程序，调整加工参数，监控运行参数，保存示教程序等等，从而大大提高了本发明的自动化和智能化，大大提高了本发明的产品多样化、实用性，满足不同客户需求。

附图说明

图1为本发明一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备的一种实施例结构示意图，其中，图1中的1A为其主视图，图1中的1B为其左视图，图1中的1C为其俯视图，图1中的1D为其后视图；

图2为本发明一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备的另一种实施例结构示意图；

图3为图2的A-A剖面图结构示意图；

图4是本发明的叶片输送装置的一种实施例结构示意图；

图5是图4的爆炸图结构示意图；

图6是本发明的图像获取装置的一种实施例剖面图结构示意图；

图7是本发明的机器人的一种实施例结构示意图；

图8是图7的B处局部放大图；

图9是本发明的抓取工装组件的一种实施例结构示意图；

图10是图9的爆炸图结构示意图；

图11是本发明的磨削装置的一种实施例结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-暂存装置、2-叶片输送装置、21-上料架、211-料架主体，212-安放工位，213.把手，22-下料架、23-输送机构、231-直线驱动机构，232-装配件，24-支撑平台、241-支撑主体，242-安装槽，243-隔板，3-图像获取装置、311.视觉检测箱，3111.图像获取空间，312.支撑架，32-CCD相机、33-光源，4-机器人、410-机器人底座、411-旋转座、412-第一臂段、413-第一旋转机构，414-第二臂段、415-第二旋转机构、416-第三臂段、417-第三旋转机构、418-第四臂段、419-安装机构、42-抓取工装组件、421-第一抓取组件、4211-母头组件，42111-母接头，42112-夹持件、42113-第一抓爪、42114-夹持爪、42115-夹具块、42116-夹持部、42117-第一气动部件，42118-第一进气口、42119-第一出气口、4212-公头组件、4213-电气信号盒、422-第二抓取组件、4221-安装板、4222-第二气动部件、42221-第二进气口、42222-第二出气口、4223-第二抓爪、42231-夹槽、5-磨削装置、51-磨头支架、52-力控磨削机构、521-磨头、522-砂带、53-沙砾盒、6-数字样板检测机、7-外护罩装置、711-底板、712-第一侧板、713-第二侧板、714-第三侧板、715-第四侧板、716-顶板、72-通风管道、731-输送窗口，732-输送门机构、733-第一进出门机构、734-第二进出门机构、74-过滤窗、75-警报器、76.采光窗、8-控制系统，81-电控系统，82-人机交互界面、831-机器人示教器、832-机器人电控箱、9-待加工叶片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。值得说明的是，本文中的上、下是指沿设备的高度方向。

如图1-11所示，一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备，包括：用于存放待加工叶片9和成品叶片的叶片输送装置2；用于获取待加工叶片9图像的图像获取装置3；用于夹持待加工叶片9的机器人4；用于磨削待加工叶片9的磨削装置5；以及，用于判断待加工叶片9是否为成品叶片的数字样板检测机6；机器人4的工作路线分别覆盖叶片输送装置2和图像获取装置3、图像获取装置3和磨削装置5、图像获取装置3和数字样板检测机6、数字样板检测机6和磨削装置5、数字样板检测机6和叶片输送装置2。

在实际应用中，机器人4于叶片输送装置2中抓取待加工叶片9，然后将待加工叶片9转移至图像获取装置3以获得待加工叶片9的第一次表面图像数据，通过第一次表面图像数据便可获知待加工叶片9的第一次的第一待磨削区域(至少一个以上)，然后机器人4再将待加工叶片9转移至磨削装置5磨削第一次的每一第一待磨削区域；当所有的第一待磨削区域磨削后，机器人4再将完成第一次磨削的待加工叶片9转移至图像获取装置3进行该待加工叶片9的第二次表面图像数据的获取，通过第二次表面图像数据可获知该待加工叶片9的第二次的第一待磨削区域(至少一个以上)，然后机器人4再将该待加工叶片9转移至磨削装置5磨削第二次的每一第一待磨削区域；完成所有第二次的第一待磨削区域后，机器人4再将完成第二次磨削的待加工叶片9移动至图像获取装置3进行第三次的表面图像数据的获取，如此循环，直至该待加工叶片9完成了第n(n为正整数)次磨削并满足预设表面图像参数为止。值得说明的是，在实际应用中，待加工叶片9在进行磨削之前都需要进行表面图像数据的获取，因此，待加工叶片9的每次磨削的第一待磨削区域可能相同或不同，从而大大提高了待加工叶片9磨削区域的精准性和针对性，避免因重复磨削无需磨削区域而导致的成品率低的难题。同样的，待加工叶片9的每次磨削的第一待磨削区域的数量可相同或不同，待加工叶片9的每次磨削的第一待磨削区域的面积可相同或不同。

当该待加工叶片9最后一次的表面图像数据满足预设表面图像参数时，则该待加工叶片9形成初步加工叶片，然后机器人4将初步加工叶片转移至数字样板检测机6进行初步加工叶片的第一次的叶片加工数据的获取，当初步加工叶片的第一次的叶片加工数据满足预设叶片加工参数时，则表明待加工叶片9已满足加工需求并成为成品叶片，然后机器人4将成品叶片转移至叶片输送装置2进行存放，并进行下一个待加工叶片9的“测量-加工”自适应闭环且智能化加工。

当初步加工叶片的第一次的叶片加工数据不满足预设叶片加工参数时，则表明初步加工叶片不满足加工需求并需要进行第二待磨削区域(具体可根据第一次的叶片加工数据和预设叶片加工参数进行获取)的第一次磨削；初步加工叶片初步完成第一次磨削后，机器人4再将初步加工叶片移动至数字样板检测机6获取第二次的叶片加工数据，当初步加工叶片的第二次的叶片加工数据还是不满足预设叶片加工参数时，则获取初步加工叶片的第二次磨削的第二次磨削区域的加工参数，如此循环，直至初步加工叶片完成了第m(m为正整数)次磨削并满足预设加工参数为止(即成为成品叶片)。值得说明的是，在实际应用中，初步加工叶片在进行磨削之前都需要进行叶片加工数据的获取，因此，初步加工叶片的每次磨削的第二待磨削区域可能相同或不同，从而大大提高了初步加工叶片磨削区域的精准性和针对性，避免因重复磨削无需磨削区域而导致的成品率低的难题。值得说明的是，初步加工叶片无需进行表面图像数据获取的步骤，直接根据叶片加工数据和预设叶片加工参数实现对第二待磨削区域的判定，因此，机器人4在每一段加工过程中，移动路线单一且可循环，逻辑简单，易于编程和实现。

综上可知，本发明提供了一种基于机器人4的“测量-加工”自适应闭环叶片加工设备，首先反复获取磨削前后的待加工叶片9的表面图像数据，并针对不满足预设表面图像参数的第一待磨削区域进行再次磨削，直至待加工叶片9形成满足预设表面图像参数的初步加工叶片；然后对初步加工叶片进行叶片加工数据的监测，从而获知该初步加工叶片是否完成加工，初步加工叶片完成加工时，则无需再次磨削。初步加工叶片未完成加工时，则再次进行磨削，直到初步加工叶片完成加工为止。待加工叶片9在完成加工的整个过程中均由机器人4转移且无需人工参与，对环境要求低，不仅保护了工人的身体健康，避免工人受粉尘和噪音污染，还降低了人工成本；同时，自动化、智能化和批量化生产保证了叶片加工质量的稳定性、一致性，从而保证了航空发动机的质量和动力性能；通过循序渐进的二段式加工方式，加工工序简单且易于实现；两段式加工方式中的每一段加工动作重复率较高，程序和操作均易于实现，进而保证了加工精度；在加工过程中，仅针对待磨削区域进行磨削，加工效率高；待加工叶片9整个加工过程均由机器人4进行运输和转移，无须多次拆装，装夹误差小，保证了加工精度；成品率高。

如图3所示，为了降低其他部件对机器人4的形走路线的干涉，同时降低机器人4的行走路线，可选地，其他部件(叶片输送装置2、图像获取装置3、磨削装置5、数字样板检测机6)围绕机器人4的周围进行布置。在实际应用中，由于机器人4在图像获取装置3和磨削装置5之间、数字样板检测机6和磨削装置5之间可能行走的路线较多，因此，在不影响机器人4行走的情况下，图像获取装置3、磨削装置5和数字样板检测机6可优先靠近机器人4设置。当然，为了节省空间，各个部件也可呈空间高度方向进行布置，从而减少本发明的平面占有面积，提高加工区域的空间利用率，不管是水平布置还是空间布置，亦均属于本发明的保护范围。

可选地，如图4和5所示，叶片输送装置2包括用于存放待加工叶片9的上料架21、用于存放成品叶片的下料架22、以及输送机构23；一输送机构23驱动上料架21做靠近或远离机器人4的往复运动；一输送机构23驱动下料架22做靠近或远离机器人4的往复运动。可选地，上料架21和下料架22的结构相同，均包括料架主体211，料架主体211设有一个以上安放工位212，相邻安放工位212间隔设置，其间隔距离以不小于机器人4抓取所需空间为佳。每一安放工位212设有容设待加工叶片9(成品叶片)需磨削部位的收容槽，当收容槽可实现待加工叶片9的安放姿势的稳固时，则无需设置其他部件，只需将待加工叶片9(成品叶片)无需磨削的部位，特别是机器人4夹持部42116位显露即可；当收容槽无法实现待加工叶片9(成品叶片)的姿势的稳固时，则于收容槽的附件设置辅助稳固的组件，如承托部，使得待加工叶片9悬挂于料架主体211，亦或如夹持组件，使得待加工叶片9受到径向夹持力而被稳固，夹持组件优选为设有可沿径向方向方向形变能力的弹簧、橡胶圈、泡沫等部件，这里就不一一赘述。可选地，料架主体211的相对两侧分别设有一把手213，便于人工或智能设备的搬运。优选地，输送机构23包括直线驱动机构231和用于安装上料架21(或下料架22)的装配件232，可选地，装配件232分别与上料架21(或下料架22)可拆卸式连接，具体地，如装配件232与上料架21(或下料架22)通过凹凸构造配合、螺栓组件连接、通过插销定位连接等等均可。可选地，为了配合机器人4行走路径，叶片输送装置2还包括支撑平台24，输送机构23安装于支撑平台24，支撑平台24包括支撑主体241，支撑主体241的上表面设有沿垂直于待加工叶片9于输送方向的方向依次间隔设置的三个隔板243，从而隔离出两个用于放置输送机构23的直线驱动机构231的安装槽242。在实际应用中，直线驱动机构231可为气缸、直线电机、输送带(皮带或链条)传动组件构成。值得说明的是，装配件232与上料架21(或下料架22)亦可固定连接，上料架21与下料架22的结构亦可不同，但也应属于本发明的保护范围。本实施例中，上料架21和下料架22相邻设置，在本发明的其他实施例中，上料架21和下料架22也可分开设置，但也应属于本发明的保护范围。

可选地，如图6所示，图像获取装置3包括装置主体、CCD相机32和光源33；装置主体设有图像获取空间3111；CCD相机32和光源33均设于图像获取空间3111，CCD相机32朝向待加工叶片9设置；至少一对光源33分设于待加工叶片9的两侧，且光源33设于CCD相机32的下方。可选地，装置主体包括形成图像获取空间3111的视觉检测箱311，以及用于支撑视觉检测箱311的支撑架312，CCD相机32可选安装于视觉检测箱311的内壁的上部，两个光源33分设于视觉检测箱311的左右两个内侧壁且相对设置。优选地，光源33为线光源，并沿待加工叶片9进入图像获取空间3111的进入方向进行设置。在实际应用中，图像获取空间3111在光源33未亮起时可选为暗环境(即视觉检测箱311为不透光装置)，在光源33亮起时则为亮环境并为CCD相机32提供拍照光源，从而保证CCD相机32拍照光源的稳定性。当然，图像获取空间3111在光源33未亮起时为亮环境(即视觉检测箱311为透光装置)，则此时，光源33可在CCD相机32拍照过程进行光补偿，从而保证CCD相机32拍照光源的稳定性。以上应均属于本发明的保护范围。可选地，由于磨削过程会产生粉屑，为了避免粉屑进入图像获取空间3111而出现的如CCD相机32蒙尘而导致拍照不清楚、光源33蒙尘而导致光源33不足等不利因素，因此实际应用中，图像获取装置3可远离磨削装置5设置。视觉检测箱311可为封闭空间，并对应机器人4行走路径设有门禁机构，根据需要仅在待加工叶片9需要拍照时，门禁机构才处于打开状态，否则处于关闭状态，这样，可无需图像获取装置3与磨削装置5之间的远近关系。当然，视觉检测箱311可为敞开空间，即视觉检测箱311靠近机器人4一侧设有便于待加工叶片9进出的窗口，而视觉检测箱311其他部位为封闭壁面，则此时，图像获取装置3优选远离磨削装置5设置。值得说明的是，CCD相机32可被其他具有拍照功能的部件取代，如摄像头、三维相机等。且光源33和CCD相机32的设置位置以及数量均可根据实际需要进行调整，但应均属于本发明的保护范围。

可选地，如图7-10所示，机器人4包括机器人主体和抓取工装组件42，抓取工装组件42包括第一抓取组件421和第二抓取组件422；第一抓取组件421包括相适配的公头组件4212和母头组件4211，公头组件4212和母头组件4211可于连接状态和断开状态之间切换，公头组件4212和母头组件4211中的其中一个与第二抓取组件422连接，公头组件4212和母头组件4211中的另外一个设有用于夹取待加工叶片9的第一抓爪42113以及与第二抓取组件422相配合的夹持件42112；夹持件42112与第一抓爪42113连接，第一抓爪42113远离机器人主体设置；第二抓取组件422与机器人主体连接。

如图9和10所示，第一抓爪42113包括相对设置的两个夹持爪42114，两个夹持爪42114可做相互靠近或远离的往复运动；两个夹持爪42114在靠近对方一侧均设有一夹具块42115，夹具块42115设有用于夹持待加工叶片9的夹持部42116，夹具块42115与夹持爪42114可拆卸式连接。在实际应用这，夹持部42116根据待加工叶片9与其配合的部位的形状进行设计，如待加工叶片9与夹持部42116配合的部位为凸起状结构时，则夹持部42116优选为凹槽状结构，从而实现凸起状结构与凹槽状结构实现凹凸配合，提高机器人4夹持待加工叶片9的稳定性和牢固性，有效避免待加工叶片9在加工过程出现脱落的不良现象。反之，待加工叶片9与夹持部42116配合的部位为凹槽状结构时，则夹持部42116优选为凸起状结构。当然，在实际应用中，当本发明只用于加工与夹持部42116配合的部位相同的待加工叶片9时，则夹具块42115可与夹持爪42114固定连接，但也应属于本发明的保护范围。由于两个夹持爪42114需要通过相向运动实现待加工叶片9的夹持，或者相背离运动实现成品叶片的存放。因此，两个夹持爪42114优选通过第一气动部件42117实现其往复运动，第一气动部件42117与两个夹持爪42114中的至少一个连接，第一气动部件42117设有用于进气的第一进气口42118以及用于出气的第一出气口42119，通过通入气体实现两个夹持爪42114的相互靠近或远离。当然，在实际应用中，第一气动部件42117也可替换成电机驱动等其他具有可实现夹持爪42114做往复运动的驱动部件。

可选地，如图9和10所示，第二抓取组件422包括用于与机器人4连接的安装板4221，第二气动部件4222，以及相对设置的两个第二抓爪4223；两个第二抓爪4223中的至少一个通过第二气动部件4222实现相向运动或背离运动的往复运动，从而实现第二抓爪4223对夹持件42112的取放；第二气动部件4222设有用于进气的第二进气口42221和用于出气的第二进气口42221，通过第二进气口42221和第二出气口42222的进出气而实现两个第二抓爪4223的靠近或远离；第二气动部件4222与安装板4221连接，夹持件42112易与安装板4221连接，安装板4221与机器人4连接。与第一抓取组件421一样，第二气动部件4222也可替换成电机驱动等其他具有可实现夹持爪42114做往复运动的驱动部件。但均应属于本发明的保护范围。

可选地，夹持件42112为工字形件，夹持件42112的一端通过连接组件与第一气动部件42117连接，夹持件42112的另一端通过连接组件与安装板4221连接；夹持件42112的中间段优选设有与第二抓取组件422配合的配合部，当配合部为柱状体或凸起件时，第二抓爪4223设有用于与其相适配的夹槽42231，从而提高第二抓爪4223抓取夹持件42112的稳定性和牢靠性。同样的，当当配合部为凹槽件时，第二抓爪4223设有用于与其相适配的凸起。优选地，第一抓取组件421和第二抓取组件422呈直角布置(当然也可呈其他角度设置)，通过两者所形成的夹角，便于规划第一抓取组件421和第二抓取组件422在切换夹取时的便捷性，且此时，本发明为了便于第一抓取组件421和第二抓取组件422的切换，本发明还设有用于暂存设有夹持件42112的母头组件4211(或公头组件4212)的暂存架，暂存架设有用于架设夹持件42112的上端或下端，从而使得夹持件42112设有配合部的位置显露，便于第二抓爪4223对其进行准确抓取。

示例性的，设有夹持件42112的为母头组件4211，与安装板4221连接的为公头组件4212，母头组件4211包括母接头42111、夹持件42112、第一气动部件42117、第一抓爪42113；公头组件4212包括公接头；母接头42111与公接头可于连接状态和断开状态之间切换；当实现母接头42111和公接头连接或断开来自气动驱动时，母接头42111和公接头均对应设有用于传递电信号的电气信号盒4213，通过从而及时传递母接头42111和公接头处于连接或断开的信号传递。母头组件4211和公头组件4212的对准可通过定位柱、光信号或通过视觉传感器、示教等方式实现。同第一抓取组件421和第一抓取组件422一样，实现母接头42111和公接头连接或断开的动力可来自电机驱动。

在实际应用中，机器人4通过第一抓取组件421(此时，母头组件4211和公头组件4212处于连接状态)于叶片输送装置2取待加工的叶片，并于图像获取装置3和磨削装置5之间进行转移；当待加工叶片9满足预设表面图像参数而成为初步加工叶片，然后，机器人4将母头组件4211转移至暂存架，分离母头组件4211和公头组件4212，使得母头组件4211挂设于暂存架，机器人4通过第二抓爪4223夹取母头组件4211中的夹持件42112，然后，将初步加工叶片于数字样板机和磨削装置5之间转移，直到初步加工叶片满足预设叶片加工参数为此，然后，机器人4通过第二抓爪4223将夹取有成品叶片的母头组件4211转移至暂存架，第二抓爪4223和夹持件42112分离后，夹取有成品叶片的母头组件4211悬挂于暂存架，通过公头组件4212与母头组件4211连接，最后，机器人4再携带第一抓取组件421移动至下料架22并将成品叶片放置对应的存安放位上，然后再去上料架21去取下一个待加工叶片9。

可选地，如图7和8所示，机器人主体包括依次连接的机器人底座410、旋转座411、第一臂段412、第一旋转机构413、第二臂段414、第二旋转机构415、第三臂段416、第三旋转机构417、第四臂段418和安装机构419，旋转座411可带动第一臂段412相对于机器人底座410做转动所在平面为第一平面的旋转，第一旋转机构413可带动第二臂段414相对于第一臂段412做转动所在平面为第二平面的旋转，第二旋转机构415可带动第三臂段416相对于第二臂段414做转动所在平面为第三平面的旋转，第三旋转机构417可带动第四臂段418相对于第三臂段416做转动所在平面为第四平面的旋转，安装机构419与安装板4221连接，且安装机构419可带动安装板4221做二维或三维运动，第一平面、第二平面、第三平面和第四平面中至少一个平面为水平方向，至少一个平面为高度方向，至少一个平面与水平方向或高度方向呈角度设置，以满足机器人4携带抓取工装组件42于叶片输送装置2、图像获取装置3、磨削装置5、数字样板机之间的转移以及待加工叶片9于磨削装置5的磨削。值得说明的是，机器人主体只需满足本发明目的即可，不限于本实施例所描述的结构。可选地，机器人主体通过图像传感器实现公接头和母接头42111的对准、对待加工叶片9、存放工位的对准；当然，也可通过示教方式实现以上对准。

可选地，如图11所示，磨削装置5包括磨头支架51、力控磨削机构52和用于收集磨削粉屑的沙砾盒53；磨头支架51设于沙砾盒53的上方；力控磨削机构52设于磨头支架51，并朝向机器人4一侧设置。可选地，力控磨削机构52包括磨头521、磨头安装结构和砂带522，磨头521的数量为一个以上，且磨头521的自由度可为单自由度或大于单自由度，磨头521的大小具体可根据待加工叶片9的需求进行设置，如磨削装置5设有四个磨头521，其中一个为小磨头，另外三个为大磨头，机器人4可根据磨削需求改变待加工叶片9与磨头521的接触面积或切入脚，从而实现精准磨削；沙砾盒53优选设于磨头521的正下方，且沙砾盒53朝向磨头521一次为敞口结构，用于承接磨削过程这产生的粉屑。

在本发明的另一实施例，如图1-3所示，在上述实施例的基础上，本发明还包括外护罩装置7，外护罩装置7包括护罩和通风管道72；叶片输送装置2、图像获取装置3、机器人4、磨削装置5、数字样板检测机6均容设于护罩的内部空间；通风管道72连通内部空间和外环境；护罩对应叶片输送装置2设有输送窗口731，输送窗口731设有输送门机构732；护罩设有视察窗口和进出门机构。抛磨过程中产生较多粉屑时，通过外护罩装置7可实现待加工叶片9的封闭加工，有效避免粉屑飞扬，提高加工区域的环保健康和加工环境。在具体应用中，先打开输送门机构732，在上料架21上放置好待加工叶片9(或将放置有待加工叶片9的上料架21搬上输送机构23)，然后关上输送门机构732，并启动输送机构23，使得上料架21被输送至指定位置(机器人4抓取位置)，当进出门机构均为关闭状态时，便可启动本发明，实现待加工叶片9的封闭式加工。为了避免视察窗口逸出粉屑，视察窗口优选为可视玻璃窗等可观察内部加工状态的可视化结构。可选地，通风管道72设于护罩的顶部，优选地，通风管道72设有过滤机构，且护罩的侧壁设有过滤窗74。可选地，护罩为长方体结构，包括底板711、第一侧板712、第二侧板713、第三侧板714、第四侧板715和顶板716，其中，叶片输送装置2、图像获取装置3、机器人4、磨削装置5、数字样板检测机6均安装于底板711，未设有输送窗口731且相对设置的两个侧板分别设有第一进出门机构733和第二进出门机构734。可选地，护罩的外壁设有警报器75，护罩还设有采光窗76，采光窗76可用于给内部空间(图像获取空间3111)提供光源33，且采光窗76为封闭结构，采光窗76与视察窗口合二为一。第一进出门机构733和第二进出门机构734的结构可相同或不同，或者其中一个为内开门(可从内部打开)，另外一个为外开门(可从外部打开)，或者两个均为双开门(均可从内部或外部打开)。当然，护罩还可为其他形状，如圆柱体、正方体等规则或不规则的中空立体结构。

可选地，本发明还包括控制系统8，控制系统8分别与图像获取装置3、机器人4、磨削装置5、数字样板检测机6连接。当本发明可实现机器人4示教时，控制系统8包括电控系统81、机器人示教器831、机器人电控箱832和人机交互界面82，且电控系统81、机器人示教器831、机器人电控箱832和人机交互界面82均设于护罩的外周围，避免磨削产生的粉屑对电控系统81或机器人电控箱832的内部元器件产生损坏，提高本发明的使用寿命和使用安全性；人机交互界面82可便于工人于护罩外实现对待加工叶片9的加工参数观察、加工数据观察、程序运行状态及调用、编辑等操作，使用安全且便捷，在实际应用中，本发明可通过机器人示教器831示教机器人4于叶片输送装置2、图像获取装置3、磨削装置5、数字样板检测机6、取放待加工叶片9动作等等的示教，提高本发明的适用性和实用性，便于本发明可适用于不同客户的需求。当然，本发明也可无需通过机器人示教器831进行示教，则此时本发明则无需设置机器人示教器831，具体可通过人机交互界面82实现对机器人4的动作的程序的编辑或调用。

在本发明的另一实施例中，如图1-3所示，在上述任一实施例的基础上，本发明还包括暂存装置1，暂存装置1可用于存放待加工叶片9或成品叶片，亦或者放置有待加工叶片9的上料架21或下料架22，暂存装置1设于护罩的外侧。如此，可缩短本发明批量加工过程中的机台空闲率，提高其产能。可选地，暂存装置1可为设有脚轮的移动装置，或者为人力移动或自动移动的装置均可。

本领域的技术人员容易理解，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作的任何修改、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)

1.一种航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于，包括：

用于存放待加工叶片和成品叶片的叶片输送装置；

用于获取所述待加工叶片图像的图像获取装置；

用于夹持所述待加工叶片的机器人；

用于磨削所述待加工叶片的磨削装置；以及，

用于判断所述待加工叶片是否为成品叶片的数字样板检测机；

所述机器人的工作路线分别覆盖所述叶片输送装置和所述图像获取装置、所述图像获取装置和所述磨削装置、所述图像获取装置和所述数字样板检测机、所述数字样板检测机和所述磨削装置、所述数字样板检测机和所述叶片输送装置。

2.如权利要求1所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述机器人包括机器人主体和抓取工装组件，所述抓取工装组件包括第一抓取组件和第二抓取组件；

所述第一抓取组件包括相适配的公头组件和母头组件，所述公头组件和所述母头组件可于连接状态和断开状态之间切换，所述公头组件和所述母头组件中的其中一个与所述第二抓取组件连接，所述公头组件和所述母头组件中的另外一个设有用于夹取所述待加工叶片的第一抓爪以及与所述第二抓取组件相配合的夹持件；所述夹持件与所述第一抓爪连接，所述第一抓爪远离所述机器人主体设置；所述第二抓取组件与所述机器人主体连接。

3.如权利要求2所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述第一抓取组件和所述第二抓取组件中的一个以上为气动驱动、电力驱动。

4.如权利要求2所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述第一抓爪包括相对设置的两个夹持爪，两个所述夹持爪可做相互靠近或远离的往复运动；两个所述夹持爪在靠近对方一侧均设有一夹具块，所述夹具块设有用于夹持待加工叶片的夹持部，所述夹具块与所述夹持爪可拆卸式连接。

5.如权利要求2所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述机器人设有图像传感器。

6.如权利要求1所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述叶片输送装置包括用于存放所述待加工叶片的上料架、用于存放所述成品叶片的下料架、以及输送机构；

其中一所述输送机构驱动所述上料架做靠近或远离所述机器人的往复运动；

另一所述输送机构驱动所述下料架做靠近或远离所述机器人的往复运动。

7.如权利要求1所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述图像获取装置包括装置主体、CCD相机和光源；

所述装置主体设有图像获取空间；

所述CCD相机和所述光源均设于所述图像获取空间，所述CCD相机朝向所述待加工叶片设置；

至少一对所述光源分设于所述待加工叶片的两侧，且所述光源设于所述CCD相机的下方。

8.如权利要求1所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于：

所述磨削装置包括磨头支架、力控磨削机构和用于收集磨削粉屑的沙砾盒；

所述磨头支架设于所述沙砾盒的上方；

所述力控磨削机构设于所述磨头支架，并朝向所述机器人一侧设置。

9.如权利要求1所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于，还包括：

外护罩装置，所述外护罩装置包括护罩和通风管道；

所述叶片输送装置、所述图像获取装置、所述机器人、所述磨削装置、所述数字样板检测机均容设于所述护罩的内部空间；

所述通风管道连通所述内部空间和外环境；

所述护罩对应所述叶片输送装置设有输送窗口，所述输送窗口设有输送门机构；

所述护罩设有视察窗口和进出门机构。

10.如权利要求1-9任意一项所述的航空发动机叶片机器人智能磨削及检测设备,其特征在于，还包括：

控制系统，所述控制系统分别与所述图像获取装置、所述机器人、所述磨削装置、所述数字样板检测机连接。

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