CN113578699A - 空间点胶的轨迹路径示教方法、点胶系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间点胶的轨迹路径示教方法，包括以下步骤：S1、导入模型；S2、生成模拟点胶轨迹；S3、生成模拟进退刀轨迹；S4、进行仿真模拟和优化；S5、后处理；S6、生成实际加工轨迹数据；S7、进行点胶加工。本发明过程简单，采用仿真技术对已经制作的胶路进行模拟作业，根据仿真的结果，对胶路进行精细优化，可以离线仿真，不用设备，便可以调试出最佳点胶路径，从而大大提高编程效率，并减少了调试损坏点胶设备的几率。

Description

空间点胶的轨迹路径示教方法、点胶系统

技术领域

本发明属于点胶技术领域，具体涉及一种空间点胶的轨迹路径示教方法、点胶系统。

背景技术

随着点胶行业的发展，对点胶的工艺要求越来越高，也有越来越多的产品需要在立体的三维空间内点胶，现有技术通常是在二维视觉上进行空间的点胶路径编辑，这样编辑生成的坐标不够准确，进而导致点胶的准确度降低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种空间点胶的轨迹路径示教方法，该空间点胶的轨迹路径示教方法具有实现三维空间内立体点胶的优点。

根据本发明实施例的空间点胶的轨迹路径示教方法，包括以下步骤：S1、导入模型：将产品的三维模型导入仿真模块中，该三维模型含有产品的实际尺寸信息；S2、生成模拟点胶轨迹：在仿真模块中选择加工设备和点胶工具，仿真模块自动创建加工设备模型，将产品的三维模型调整到加工设备模型的工作面上，创建模拟坐标系并生成产品上所有点的模拟坐标，随后设定点胶参数，仿真模块根据点胶参数自动生成模拟点胶轨迹；S3、生成模拟进退刀轨迹：设定进退刀参数，仿真模块根据进退刀参数自动生成模拟进退刀轨迹；S4、进行仿真模拟和优化：仿真模块对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹进行仿真执行，根据仿真执行的结果重新调整点胶参数和进退刀参数，从而优化模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；S5、后处理：对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹的模拟数据进行格式转换，使模拟数据能够被加工设备上对应的操作系统所识别；S6、生成实际加工轨迹数据：创建实际加工坐标系，利用视觉模块采集实际加工时产品在加工设备上的实际位置，将实际加工坐标系与模拟坐标系重合，计算出产品实际位置与模拟位置之间的差值，将差值补偿到模拟数据中，从而得到实际加工轨迹数据；S7、进行点胶加工：加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工。

本发明的有益效果是，本发明过程简单，利用仿真模块将产品的三维模型、加工设备模型和点胶工具相结合，并对点胶过程进行仿真模拟，选择出较优的点胶轨迹，并将该点胶路径转换为加工设备所能识别的模拟数据，利用视觉模块识别出产品在加工设备上的实际位置，使对模拟数据修改为实际加工轨迹数据，实现了模拟加工到实际加工的适应性变化。采用仿真技术对已经制作的胶路进行模拟作业，根据仿真的结果，对胶路进行精细优化，可以离线仿真，不用设备，便可以调试出最佳点胶路径，从而大大提高编程效率，并减少了调试损坏点胶设备的几率。

根据本发明一个实施例，在S2中，设定点胶参数的过程包括：确定产品；选择点胶工作平面；设定加工高度和加工胶路，所述加工胶路是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。

根据本发明一个实施例，在S2中，设定点胶参数的过程还包括：设定主刀方向和副刀方向，所述主刀方向为固定或与点胶区域形成一定倾角，所述副刀方向设定为跟随所述加工胶路。

根据本发明一个实施例，在S3中，进退刀参数包括：更换点胶工具参数、点胶口的安全高度、进刀轨迹参数和退刀轨迹参数；所述模拟进退刀轨迹的运动过程包括：加工设备进入刀具库中安装选定的点胶工具，移动点胶工具，使点胶工具上的点胶口位于安全高度，点胶口根据进刀轨迹参数确定的进刀轨迹运动至产品表面，从而完成进刀，在点胶结束后，点胶口根据退刀轨迹参数确定的退刀轨迹运动至安全高度，从而完成退刀。

根据本发明一个实施例，在S2中，加工设备进行点胶过程中，点胶工具处于注胶状态；在S3中，加工设备在进行进退刀过程中，点胶工具处于停止注胶状态。

根据本发明一个实施例，所述加工设备为五轴机床，所述点胶工具为压电式喷射阀。

根据本发明一个实施例，所述模拟进退刀轨迹是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。

根据本发明一个实施例，在S4中，仿真执行的过程中如果遇到轨迹干涉、不合理点位和影响实际点胶操作的情况，则进行轨迹线规避或对某一轨迹点的位置数据和姿态数据进行重新编辑，以调整模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；某一轨迹点的位置数据包括x轴、y轴、z轴的坐标数据，某一轨迹点的姿态数据包括绕x轴旋转、绕y轴旋转、绕z轴旋转的旋转数据。

根据本发明一个实施例，在S6中，将加工设备上两个旋转中心的中垂线的交点作为实际加工坐标系的原点。

根据本发明一个实施例，在S7中，加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工之前还需要根据实际点胶要求对点胶速度、点胶加速度、点胶高度和点胶角度进行设定。

根据本发明一个实施例，一种点胶系统，所述点胶系统用于执行上述空间点胶的轨迹路径示教方法。

根据本发明一个实施例，点胶系统包括：控制终端，所述控制终端上具有仿真模块和操作模块，所述仿真模块用于对点胶过程进行仿真，所述操作模块用于输入操作信号和显示操作结果；点胶装置，所述点胶装置用于实现产品点胶加工；运动控制模块，所述运动控制模块与所述操作模块和所述点胶装置相连，所述运动控制模块用于接收所述操作模块的控制信号，并控制所述点胶装置运动；视觉模块，所述视觉模块与所述操作模块相连，所述视觉模块用于接收所述操作模块的控制信号，并将拍摄的视觉数据发送给所述操作模块。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的空间点胶的轨迹路径示教方法的流程示意图；

图2是根据本发明的点胶系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述本发明实施例的空间点胶的轨迹路径示教方法。

如图1至图2所示，根据本发明实施例的空间点胶的轨迹路径示教方法，包括以下步骤：S1、导入模型：将产品的三维模型导入仿真模块中，该三维模型含有产品的实际尺寸信息；S2、生成模拟点胶轨迹：在仿真模块中选择加工设备和点胶工具，仿真模块自动创建加工设备模型，将产品的三维模型调整到加工设备模型的工作面上，创建模拟坐标系并生成产品上所有点的模拟坐标，随后设定点胶参数，仿真模块根据点胶参数自动生成模拟点胶轨迹；S3、生成模拟进退刀轨迹：设定进退刀参数，仿真模块根据进退刀参数自动生成模拟进退刀轨迹；S4、进行仿真模拟和优化：仿真模块对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹进行仿真执行，根据仿真执行的结果重新调整点胶参数和进退刀参数，从而优化模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；S5、后处理：对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹的模拟数据进行格式转换，使模拟数据能够被加工设备上对应的操作系统所识别；S6、生成实际加工轨迹数据：创建实际加工坐标系，利用视觉模块采集实际加工时产品在加工设备上的实际位置，将实际加工坐标系与模拟坐标系重合，计算出产品实际位置与模拟位置之间的差值，将差值补偿到模拟数据中，从而得到实际加工轨迹数据；S7、进行点胶加工：加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工。

也就是说，本发明实施例的空间点胶的轨迹路径示教方法，包括以下步骤：S1、导入模型：将产品的三维模型导入仿真模块中，三维模型可以是根据尺寸绘制的或由3D扫描生成的；三维模型可以支持多种格式的文件，在导入仿真模块之前还需要操作人员使用三维软件进行打开确认，确保导入产品的三维模型与实际加工的产品相匹配。S2、生成模拟点胶轨迹：操作人员将产品放置在加工设备模型的工作面上，选择合适的安装角度和安装位置，随后输入点胶过程的具体参数，仿真模块根据点胶参数自动生成点胶时的模拟点胶轨迹。S3、生成模拟进退刀轨迹：在进行一次点胶加工后，加工设备会将点胶工具移动到下一个产品或位置进行点胶，此时操作人员设置进退刀参数，仿真模块根据进退刀参数自动生成模拟进退刀轨迹。S4、进行仿真模拟和优化：仿真模块开始执行模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹，在仿真过程中，如果发现产品、加工设备和点胶工具中的任意一者的运动路径与另两者中一者的运动路径有干涉，则需要对点胶参数和进退刀参数进行重新设计，进而确保整个点胶工作过程不会发生撞刀现象，在能确保点胶过程能够顺利运行后，再对路径进行二次优化，从而提高点胶效率和点胶效果。S5、后处理：由于不同的加工设备具有不同的操作识别系统，操作人员根据加工设备上的操作系统，将模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹的模拟数据进行格式转换，以便于加工设备识别和运行。S6、生成实际加工轨迹数据：在实际点胶加工中，产品的放置位置和姿态与模拟状态并不相同，利用视觉模块采集产品与加工设备的实际位置关系，采集时采用的方案是利用视觉模块根据产品上的mark点进行位置识别，控制终端将模拟坐标系与实际加工坐标系重合从而计算产品实际位置与模拟位置之间的差值，将差值补偿到模拟数据中，进而得到实际加工轨迹数据。S7、进行点胶加工：加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工。

本发明的有益效果是，本发明过程简单，利用仿真模块将产品的三维模型、加工设备模型和点胶工具相结合，并对点胶过程进行仿真模拟，选择出较优的点胶轨迹，并将该点胶路径转换为加工设备所能识别的模拟数据，利用视觉模块识别出产品在加工设备上的实际位置，使对模拟数据修改为实际加工轨迹数据，实现了模拟加工到实际加工的适应性变化。本发明的方案能够在产品被设计出来的时候，产品的模拟点胶轨迹就已经能够根据产品的三维模型仿真出来，在实际加工时，视觉模块只需要识别出产品的实际位置，将模拟数据转换为实际加工轨迹数据后即可进行点胶加工，该方案同样适用于对多个产品进行同时加工，相较于现有技术中需要先将产品放在设备上，进行三维拍摄，再选择点胶路径进行点胶这一方法，产品在设备上的时间大幅缩短了，加工效率得到很大提升。

采用仿真技术对已经制作的胶路进行模拟作业，根据仿真的结果，对胶路进行精细优化，可以离线仿真，不用设备，便可以调试出最佳点胶路径，从而大大提高编程效率，并减少了调试损坏点胶设备的几率。本申请的三维模型包含产品实际尺寸，现有的通过摄像采集的三维模型受到相机像素的影响，无法得出产品实际尺寸，只能根据人员在拍摄的图像上绘制的像素点进行点胶，点胶精度较低，点胶头发生碰撞的概率较大。

根据本发明一个实施例，在S2中，设定点胶参数的过程包括：确定产品；选择点胶工作平面；设定加工高度和加工胶路，加工胶路是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。进一步地，在S2中，设定点胶参数的过程还包括：设定主刀方向和副刀方向，主刀方向为固定或与点胶区域形成一定倾角，副刀方向设定为跟随加工胶路。换言之，操作人员需要在产品的三维模型上选择出需要点胶位置的点胶工作平面，并设定点胶的加工高度和加工胶路，同时还需要设置主刀方向和副刀方向，主刀方向可以是固定方向，也可以与点胶区域形成一定倾角，当从某一方向点胶时，若产品与点胶工具发生干涉，则可以从其他方向进行点胶，副刀方向设定为跟随加工胶路，这使得点胶胶路具有连续性，这样模拟所需的点胶参数就全部设定完毕。

根据本发明一个实施例，在S3中，进退刀参数包括：更换点胶工具参数、点胶口的安全高度、进刀轨迹参数和退刀轨迹参数；模拟进退刀轨迹的运动过程包括：加工设备进入刀具库中安装选定的点胶工具，移动点胶工具，使点胶工具上的点胶口位于安全高度，点胶口根据进刀轨迹参数确定的进刀轨迹运动至产品表面，从而完成进刀，在点胶结束后，点胶口根据退刀轨迹参数确定的退刀轨迹运动至安全高度，从而完成退刀。也就是说，进退刀的过程是对点胶过程的一个保护，在完成一个点胶加工后，回归到安全高度，既可以避免运动到下一点胶位置时发生撞刀现象，又可以对加工设备和点胶工具的状态进行再次校对，避免长时间运行产生误差。

优选地，在S2中，加工设备进行点胶过程中，点胶工具处于注胶状态；在S3中，加工设备在进行进退刀过程中，点胶工具处于停止注胶状态。也就是说，点胶工具只有在沿点胶轨迹运动时，才释放胶水，在沿进退刀轨迹运动时，不会释放胶水。

根据本发明一个实施例，加工设备为五轴机床，点胶工具为压电式喷射阀。

根据本发明一个实施例，模拟进退刀轨迹是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。也就是说，为了提高点胶效率，摒弃了传统进退刀直上直下的方式，可以利用不规则的轨迹来使点胶口在两个点胶区域内运动，在避开障碍物的同时，能够以较快的方式运动。

根据本发明一个实施例，在S4中，仿真执行的过程中如果遇到轨迹干涉、不合理点位和影响实际点胶操作的情况，则进行轨迹线规避或对某一轨迹点的位置数据和姿态数据进行重新编辑，以调整模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；某一轨迹点的位置数据包括x轴、y轴、z轴的坐标数据，某一轨迹点的姿态数据包括绕x轴旋转、绕y轴旋转、绕z轴旋转的旋转数据。换言之，一旦仿真执行过程中出现任何问题，操作人员可以直接对每个点的坐标数据和姿态数据进行调整和编辑，经过对位置数据和姿态数据进行多次调整，确保仿真执行的过程无干涉，同时实现点胶过程的稳定快速。仿真模块可以对仿真过程中的碰撞、极限、干涉等问题点进行检测，在问题点会进行报警提示，可对不合理的问题点进行胶路优化，从而取得最优的喷胶角度和点胶路径，减少设备调试时间，提升编程效率。

根据本发明一个实施例，在S6中，将加工设备上两个旋转中心的中垂线的交点作为实际加工坐标系的原点。这样设计使得数据转换时，两个旋转方向的数据转换量变小，进而缩短了数据转换的时间，无论产品实际加工过程中在加工设备上的什么位置，控制终端始终能够针对产品生成实际加工轨迹数据，真正实现了自动化点胶。

根据本发明一个实施例，在S7中，加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工之前还需要根据实际点胶要求对点胶速度、点胶加速度、点胶高度和点胶角度进行设定。在点胶过程中，经过多次试验，确定点胶速度、点胶加速度、点胶高度和点胶角度的范围，在满足质量的前提下，改变上述点胶的参数可以进一步地提升点胶效率。

如图2所示，一种点胶系统，点胶系统用于执行上述空间点胶的轨迹路径示教方法。

进一步地，点胶系统包括：控制终端，点胶装置，运动控制模块和视觉模块，控制终端上具有仿真模块和操作模块，仿真模块用于对点胶过程进行仿真，操作模块用于输入操作信号和显示操作结果；点胶装置用于实现产品点胶加工；运动控制模块与操作模块和点胶装置相连，运动控制模块用于接收操作模块的控制信号，并控制点胶装置运动；视觉模块与操作模块相连，视觉模块用于接收操作模块的控制信号，并将拍摄的视觉数据发送给操作模块。

本发明的点胶系统结构简单，控制终端可以是工控机或电脑，操作人员在控制终端上进行仿真之后，可以直接接收视觉模块的信号，将视觉模块的信号和仿真结果进行处理后产生实际加工轨迹数据，将实际加工轨迹数据发送给运动控制模块，运动控制模块控制点胶装置运动。操作人员只要控制一台工控机或电脑就能实现整个点胶过程的控制，无需人员在多个设备间切换工作，提高了人员工作效率，降低人员出错几率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、导入模型：将产品的三维模型导入仿真模块中，该三维模型含有产品的实际尺寸信息；

S2、生成模拟点胶轨迹：在仿真模块中选择加工设备和点胶工具，仿真模块自动创建加工设备模型，将产品的三维模型调整到加工设备模型的工作面上，创建模拟坐标系并生成产品上所有点的模拟坐标，随后设定点胶参数，仿真模块根据点胶参数自动生成模拟点胶轨迹；

S3、生成模拟进退刀轨迹：设定进退刀参数，仿真模块根据进退刀参数自动生成模拟进退刀轨迹；

S4、进行仿真模拟和优化：仿真模块对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹进行仿真执行，根据仿真执行的结果重新调整点胶参数和进退刀参数，从而优化模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；

S5、后处理：对模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹的模拟数据进行格式转换，使模拟数据能够被加工设备上对应的操作系统所识别；

S6、生成实际加工轨迹数据：创建实际加工坐标系，利用视觉模块采集实际加工时产品在加工设备上的实际位置，将实际加工坐标系与模拟坐标系重合，计算出产品实际位置与模拟位置之间的差值，将差值补偿到模拟数据中，从而得到实际加工轨迹数据；

S7、进行点胶加工：加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工。

2.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S2中，设定点胶参数的过程包括：确定产品；选择点胶工作平面；设定加工高度和加工胶路，所述加工胶路是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。

3.根据权利要求2所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S2中，设定点胶参数的过程还包括：设定主刀方向和副刀方向，所述主刀方向为固定或与点胶区域形成一定倾角，所述副刀方向设定为跟随所述加工胶路。

4.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S3中，进退刀参数包括：更换点胶工具参数、点胶口的安全高度、进刀轨迹参数和退刀轨迹参数；所述模拟进退刀轨迹的运动过程包括：加工设备进入刀具库中安装选定的点胶工具，移动点胶工具，使点胶工具上的点胶口位于安全高度，点胶口根据进刀轨迹参数确定的进刀轨迹运动至产品表面，从而完成进刀，在点胶结束后，点胶口根据退刀轨迹参数确定的退刀轨迹运动至安全高度，从而完成退刀。

5.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S2中，加工设备进行点胶过程中，点胶工具处于注胶状态；在S3中，加工设备在进行进退刀过程中，点胶工具处于停止注胶状态。

6.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，所述加工设备为五轴机床，所述点胶工具为压电式喷射阀。

7.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，所述模拟进退刀轨迹是点、线段、圆弧、曲线中的一种或者多种形式组合。

8.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S4中，仿真执行的过程中如果遇到轨迹干涉、不合理点位和影响实际点胶操作的情况，则进行轨迹线规避或对某一轨迹点的位置数据和姿态数据进行重新编辑，以调整模拟点胶轨迹和模拟进退刀轨迹；某一轨迹点的位置数据包括x轴、y轴、z轴的坐标数据，某一轨迹点的姿态数据包括绕x轴旋转、绕y轴旋转、绕z轴旋转的旋转数据。

9.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S6中，将加工设备上两个旋转中心的中垂线的交点作为实际加工坐标系的原点。

10.根据权利要求1所述的空间点胶的轨迹路径示教方法，其特征在于，在S7中，加工设备根据实际加工轨迹数据对产品进行点胶加工之前还需要根据实际点胶要求对点胶速度、点胶加速度、点胶高度和点胶角度进行设定。

11.一种点胶系统，其特征在于，所述点胶系统用于执行如权利要求1-10中任一所述的空间点胶的轨迹路径示教方法。

12.根据权利要求11所述的点胶系统，其特征在于，包括：

控制终端，所述控制终端上具有仿真模块和操作模块，所述仿真模块用于对点胶过程进行仿真，所述操作模块用于输入操作信号和显示操作结果；

点胶装置，所述点胶装置用于实现产品点胶加工；

运动控制模块，所述运动控制模块与所述操作模块和所述点胶装置相连，所述运动控制模块用于接收所述操作模块的控制信号，并控制所述点胶装置运动；

视觉模块，所述视觉模块与所述操作模块相连，所述视觉模块用于接收所述操作模块的控制信号，并将拍摄的视觉数据发送给所述操作模块。

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