CN111805556A - 一种铸件毛刺清理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸件毛刺清理系统及方法，涉及机械铸造工业领域。本发明的技术方案的有益效果在于：采用高精度的扫描及校准方法，结合软件进行路径修正；采用恒力浮动毛刺清理工具进行物理路径补偿和过渡，从而能够获得高精度的加工效果；适用于各类铸件的毛刺清理作业；更重要的是，本发明方法能够在保证加工精度的前提下，提高铸件加工的自动化程度，提高工作效率，降低人工成本。

Description

一种铸件毛刺清理系统及方法

技术领域

本发明涉及机械铸造领域，尤其涉及一种铸件毛刺清理系统及方法。

背景技术

目前的铸件在铸造过程中，由于压铸工艺及模具配合的原因，铸件经过机械加工，会在铸件表面的过渡处不可避免的形成各种尖角、毛边等不规则的金属毛刺。如不进行毛刺的清理，不仅影响产品的外观，还会直接影响到产品的搬运、定位、装配、使用寿命及性能。

现有技术中，去除毛刺的工作主要还是人工完成，工人操作毛刺清理工具，需要适应不同铸件的初始轮廓；在现有的采用机器人来完成去除毛刺的工作案例中，仅靠手动示教、加工路径补偿不足的情况也依旧广泛存在。单纯使用机器人来完成自动化毛刺清理，需要考虑到不同铸件初始轮廓不一致；仅使用手动示教的方式进行操作，难以适应具有不同特征毛刺的铸件。现有技术中，人工完成毛刺清理作业，存在产品质量不稳定、工作环境恶劣、对工人的操作熟练度要求高、招工难等问题。毛刺清理作业过程中存在上述问题，容易发生较大的撞击，损坏刀具或者铸件，可能会造成加工成本大幅上升而良品率不足，无法满足加工的精度要求的后果。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，现提供一种铸件毛刺清理系统及方法，旨在保证加工精度的前提下，提高铸件加工的自动化程度，提高工作效率，降低人工成本。

上述技术方案具体包括：

一种铸件毛刺清理系统，适用于各类铸件的毛刺清理作业，所述铸件毛刺清理方法包括采集端、控制端、清理机器人和清理端：

所述采集端用于采集得到待清理的铸件的外形图像；

所述控制端连接所述采集端，并具体包括：

存储单元，所述存储单元中预先保存有所述清理机器人的第一属性信息以及所述清理端的第二属性信息；

第一轨迹处理单元，连接所述存储单元，用于根据所述铸件的所述外形图像以及所述清理端的所述第二属性信息，处理得到所述清理端的毛刺清理轨迹，并将所述运动轨迹发送至所述清理端；

第二轨迹处理单元，分别连接所述第一轨迹处理单元和所述存储单元，用于根据所述清理机器人的所述第一属性信息和所述清理端的所述第二属性信息，在所述毛刺清理轨迹的基础上处理得到所述清理机器人的运动轨迹，并将所述运动轨迹发送至所述清理机器人；

所述清理机器人根据所述运动轨迹，抓取所述铸件并运行至所述清理端所在的位置，随后所述清理端根据所述毛刺清理轨迹对所述铸件进行毛刺清理作业。

优选的，所述采集端采用3D扫描的方式采集得到待清理的所述铸件的三维图像作为所述外形图像。

优选的，所述清理机器人的所述第一属性信息包括所述清理机器人的运动属性以及位置属性。

优选的，所述清理端的所述第二属性信息包括所述清理端的运动属性以及位置属性。

优选的，所述清理机器人包括一机械臂底座与一机械臂。

优选的，所述清理端包括一清理基座以及安装于所述清理基座上的清理工具，所述清理工具为恒力浮动工具。

优选的，所述第一轨迹处理单元具体包括：

识别模块，用于根据所述铸件的所述外形图像识别得到所述铸件的外形边缘；

轨迹生成模块，连接所述识别模块，用于根据所述铸件的所述外形边缘生成所述清理端的所述毛刺清理轨迹。

优选的，所述控制端还包括：

矫正单元，用于将所述清理机器人的工具坐标系与一预设的用户坐标系进行自动校准,以使所述清理机器人的实时轨迹与所述运动轨迹保持一致。

本发明的技术方案中还包括一种铸件毛刺清理方法，其中，预先存储有一清理机器人的第一属性信息以及一清理端的第二属性信息；

所述铸件毛刺清理方法具体包括：

步骤S1，采用一采集端采集得到待清理的铸件的外形图像；

步骤S2，采用一控制端根据所述铸件的所述外形图像以及所述清理端的所述第二属性信息处理得到所述清理端的毛刺清理轨迹，随后发送至所述清理端；

步骤S3，采用所述控制端根据所述毛刺清理轨迹、所述清理机器人的所述第一属性信息以及所述清理端的所述第二属性信息处理得到所述清理机器人的运行轨迹，随后发送至所述清理机器人；

步骤S4，所述清理机器人根据所述运动轨迹，抓取所述铸件并运行至所述清理端所在的位置，随后所述清理端根据所述毛刺清理轨迹对所述铸件进行毛刺清理作业。

本发明的技术方案的有益效果在于：采用了高精度的扫描及校准方法，结合软件进行路径修正，最后采用恒力浮动毛刺清理工具进行物理路径补偿和过渡，从而能够获得高精度的加工效果；本发明适用于各类铸件的毛刺清理作业；更重要的是，本发明方法能够在保证加工精度的前提下，提高铸件加工的自动化程度，提高工作效率，降低人工成本。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的铸件毛刺清理系统的实施图；

图2为本发明实施例的铸件毛刺清理系统的原理框图；

图3为本发明实施例的铸件毛刺清理系统的控制端的原理框图；

图4为本发明实施例的铸件毛刺清理系统的第一轨迹处理单元的原理框图；

图5为本发明实施例的铸件毛刺清理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种铸件毛刺清理系统。

如图1所示，一种铸件毛刺清理系统，适用于各类铸件的毛刺清理作业，包括采集端1、控制端2、清理机器人3和清理端4：

采集端1用于采集得到待清理的铸件Q的外形图像P1；

控制端2连接采集端1，并具体包括：

存储单元5，存储单元4中预先保存有清理机器人3的属性信息A1以及清理端4的属性信息A2；

轨迹处理单元6，连接存储单元5，用于根据铸件Q的外形图像P1以及清理端4的属性信息A2，处理得到清理端4的毛刺清理轨迹B1，并将毛刺清理轨迹B1发送至清理端4；

轨迹处理单元7，分别连接轨迹处理单元6和存储单元5，用于根据属性信息A1和属性信息A2，在毛刺清理轨迹B1的基础上处理得到清理机器人3的毛刺清理运动轨迹B2，并将毛刺清理运动轨迹B2发送至清理机器人3；

清理机器人3根据毛刺清理运动轨迹B2，抓取铸件Q并运行至清理端4所在的位置，随后清理端4根据毛刺清理轨迹B1对铸件Q进行毛刺清理作业。

具体的，待清理的铸件通常为周缘具有毛刺的铸件。若依照现有技术中的做法即经过人工的机械加工或者干脆不进行毛刺处理，则铸件表面会变得粗糙，从而对产品产生运输、销售和使用中的多方面的影响。因此，本实施例中，首先采用采集端1拍摄得到铸件Q的外形图像P1，该外形图像P1中包含了铸件Q的全部外形轮廓。随后采用一定的图像识别技术对外形图像P1进行识别从而得到铸件Q的周缘的毛刺轨迹，这里采用的图像识别技术可以为现有技术中传统的图像边缘的识别技术，例如采用预先训练好的用于识别图像周缘的识别模型对外形图像P1进行识别等。

在一种较优的实施例中，清理机器人3包括一机械臂底座3′与一机械臂3″。

在一种较优的实施例中，清理端4包括一清理底座4′与一清理工具4″。

在一种较优的实施例中，采集端1采用3D扫描的方式采集得到待清理的铸件Q的三维图像作为采集端1采集到的外形图像P1。

进一步地，铸件Q的外形图像P1为三维图像，因此清理端4得出的毛刺清理轨迹B1与清理机器人3得出的毛刺清理运动轨迹B2能够使铸件Q得到立体的全方位的毛刺清理。

具体的，清理端4的毛刺清理轨迹B1指的是清理刀具4″的关节的转动角度的变化的过程。

具体的，清理机器人3的毛刺清理运动轨迹B2指的是机械臂3″的关节的随着清理端4的毛刺清理轨迹B1产生变化的过程。

具体的，所述清理工具4″为恒力浮动工具，恒力指的是恒定的压力，包括清理工具4″的形状、硬度，旋转的速度，清理工具4″压在工件上的压力，以及清理工具4″相对工件移动的速度，为了使清理工具4″能够保持恒力，就需要使得清理工具4″浮动，用于保证清理工具4″与铸件Q始终保持接触，从而保证工艺稳定，保证切削量、粗糙度等质量参数在控制范围之内。

在一种较优的实施例中，清理机器人3的属性信息A1包括清理机器人3的运动属性以及位置属性。

具体的，清理机器人3的运动属性指的是机械臂3″的关节的转动角度的变化范围。

具体的，清理机器人3的位置属性指的是机械臂底座3′在用户坐标系内的位置信息以及机械臂3″的关节的角度的信息。

在一种较优的实施例中，清理端4的属性信息A2包括清理端4的运动属性以及位置属性。

具体的，清理端4的运动属性指的是清理刀具4″的关节的转动角度的变化范围。

具体的，清洁端4的位置属性指的是清洁基座4′在用户坐标系内的位置信息以及清洁工具4″的关节的弯曲角度信息。

在一种较优的实施例中，轨迹处理单元6具体包括：

识别模块8，用于根据铸件Q的外形图像P1识别得到铸件Q的外形边缘图像P2；

轨迹生成模块9，连接识别模块8，用于根据铸件Q的外形边缘图像P2生成清理端4的毛刺清理轨迹B1。

在一种较优的实施例中，控制端2还包括：

矫正单元10，用于将清理机器人3的工具坐标系与一预设的用户坐标系进行自动校准,以使清理机器人3的实时轨迹B3与运动轨迹B2保持一致。；

具体的，清理机器人3的实时轨迹B3指的是机械臂4″的关节的角度的变化过程。

进一步地，清理机器人3根据毛刺清理运动轨迹B2将铸件Q进行移动，输出控制信号V至清理端4，清理端4根据控制信号V启动清理工具4″的电机，并按照毛刺清理轨迹B1对铸件Q进行毛刺清理作业。

进一步地，清理机器人3在预设的清理位置上对铸件Q进行方向上的转动，使得清理端4能够对铸件Q进行全方位的毛刺清理作业。

本发明的技术方案中还包括一种铸件毛刺清理方法，预先存储有清理机器人的属性信息A1以及清理端4的属性信息A2；

铸件毛刺清理方法具体包括：

步骤S1，采用采集端1采集得到待清理的铸件的外形图像P1；

步骤S2，采用控制端2根据铸件的外形图像P1以及清理端4的属性信息A2处理得到清理端4的毛刺清理轨迹B1，随后发送至清理端4；

步骤S3，采用控制端2根据毛刺清理轨迹B1、清理机器人的属性信息A1以及清理端4的属性信息A2处理得到清理机器人的毛刺清理运动轨迹B2，随后发送至清理机器人；

步骤S4，清理机器人根据毛刺清理运动轨迹B2，抓取铸件并运行至清理端4所在的位置，随后清理端4根据毛刺清理轨迹B1对铸件进行毛刺清理作业。

上述技术方案与现有技术相比具有如下优点或有益效果：

本发明方法可以高效地进行自动化铸件毛刺清理作业，大幅提高铸件毛刺清理的工作效率，有效改善该工种招工难、效率低等问题；尤其是通过多种提高加工精度的方法，解决了目前铸件刺清理自动化作业中难以满足高精度要求的问题，有利于自动化技术的推广以及提高铸件加工生产线的自动化程度。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

以上所述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 (9)

1.一种铸件毛刺清理系统，其特征在于，包括采集端、控制端、清理机器人和清理端；

所述采集端用于采集得到待清理的铸件的外形图像；

所述控制端连接所述采集端，并具体包括：

存储单元，所述存储单元中预先保存有所述清理机器人的第一属性信息以及所述清理端的第二属性信息；

第一轨迹处理单元，连接所述存储单元，用于根据所述铸件的所述外形图像以及所述清理端的所述第二属性信息，处理得到所述清理端的毛刺清理轨迹，并将所述运动轨迹发送至所述清理端；

第二轨迹处理单元，分别连接所述第一轨迹处理单元和所述存储单元，用于根据所述第一属性信息和所述第二属性信息，在所述毛刺清理轨迹的基础上处理得到所述清理机器人的运动轨迹，并将所述运动轨迹发送至所述清理机器人；

所述清理机器人根据所述运动轨迹，抓取所述铸件并运行至所述清理端所在的位置，随后所述清理端根据所述毛刺清理轨迹对所述铸件进行毛刺清理作业。

2.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述采集端采用3D扫描的方式采集得到待清理的所述铸件的三维图像作为所述外形图像。

3.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述清理机器人的所述第一属性信息包括所述清理机器人的运动属性以及位置属性。

4.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述清理端的所述第二属性信息包括所述清理端的运动属性以及位置属性。

5.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述清理机器人包括一机械臂底座与一机械臂。

6.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述清理端包括一清理基座以及安装于所述清理基座上的清理工具，所述清理工具为恒力浮动工具。

7.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述第一轨迹处理单元具体包括：

识别模块，用于根据所述铸件的所述外形图像识别得到所述铸件的外形边缘；

轨迹生成模块，连接所述识别模块，用于根据所述铸件的所述外形边缘生成所述清理端的所述毛刺清理轨迹。

8.根据权利要求1所述的铸件毛刺清理系统，其特征在于，所述控制端还包括：

矫正单元，用于将所述清理机器人的工具坐标系与一预设的用户坐标系进行自动校准,以使所述清理机器人的实时轨迹与所述运动轨迹保持一致。

9.一种铸件毛刺清理方法，其特征在于，预先存储有一清理机器人的第一属性信息以及一清理端的第二属性信息；

所述铸件毛刺清理方法具体包括：

步骤S1，采用一采集端采集得到待清理的铸件的外形图像；

步骤S2，采用一控制端根据所述铸件的所述外形图像以及所述清理端的所述第二属性信息处理得到所述清理端的毛刺清理轨迹，随后发送至所述清理端；

步骤S3，采用所述控制端根据所述毛刺清理轨迹、所述清理机器人的所述第一属性信息以及所述清理端的所述第二属性信息处理得到所述清理机器人的运行轨迹，随后发送至所述清理机器人；

步骤S4，所述清理机器人根据所述运动轨迹，抓取所述铸件并运行至所述清理端所在的位置，随后所述清理端根据所述毛刺清理轨迹对所述铸件进行毛刺清理作业。

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