CN114102410B - 全自动化的抛光工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化抛光工艺设备及控制技术领域，提供了一种全自动化的抛光工作站，包括工作台、智能机器人、机械臂和抛光机构；工作台用于工件的固定及定位；所述抛光机构安装在机械臂上，所述抛光机构包括抛光马达和抛光轮，所述抛光马达驱动抛光轮旋转实施抛光；所述智能机器人用于根据工件定位，控制机械臂使得抛光轮与需要抛光的工件表面接触，调节机械臂进给量以及控制抛光马达旋转。本发明可以实现全自动抛光加工，提高抛光加工效率，避免人为因素影响，提高良器率，增强抛光加工品质的一致性，避免人工高强度劳动，防止工人患职业病，减少人工成本。

Description

全自动化的抛光工作站

技术领域

本发明涉及自动化抛光工艺设备及控制技术领域，特别涉及一种全自动化的抛光工作站。

背景技术

目前，产品抛光工艺主要为人工抛光，使用手持式电动抛光工具进行抛光操作。这种抛光作业环境恶劣，长时间的高强度单调重复劳动，第一，工人长久暴露在恶劣环境，存在职业病风险；第二，工人容易疲劳，人工抛光效率低下，受人为影响大，精度难以控制，抛光品质差异大，品质不稳定；第三，随着人工费用增长，生产成本提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全自动化的抛光工作站，包括工作台、智能机器人、机械臂和抛光机构；

所述工作台用于工件的固定及定位；

所述抛光机构安装在机械臂上，所述抛光机构包括抛光马达和抛光轮，所述抛光马达驱动抛光轮旋转实施抛光；

所述智能机器人用于根据工件定位，控制机械臂使得抛光轮与需要抛光的工件表面接触，调节机械臂进给量以及控制抛光马达旋转。

可选的，所述抛光工作站还包括耗材架，所述耗材架用于存放抛光蜡，所述耗材架固定在机械臂的侧面位置，且通过机械臂伸展能够使得抛光轮与抛光蜡接触。

可选的，所述耗材架设有耗材检测装置，所述耗材检测装置与智能机器人连接，所述耗材检测装置用于检测抛光蜡存量，若抛光蜡存量达到或者低于存量下限值时，所述智能机器人发出耗材存量不足报警。

可选的，所述工作台包括旋转平台、夹具快换机构和柔性定位夹具；

所述旋转平台与伺服电机传动连接，所述伺服电机与智能机器人电连接；

所述夹具快换机构包括定位机构和锁紧机构，所述定位机构用于确定柔性定位夹具的安装位置，所述锁紧机构用于将柔性定位夹具固定在旋转平台上；

所述柔性定位夹具包括调位块与仿形块，所述仿形块用于实现与工件被夹持面的贴合，所述调位块用于通过调整使得仿形块夹紧工件。

可选的，所述机械臂采用六轴机械臂，在智能机器人控制下，机械臂能够实现六轴运动。

可选的，所述抛光机构与机械臂之间设有恒力器，所述恒力器包括气压腔、浮动头、比例阀、角度调节机构、控制器、陀螺仪、气压传感器和位移传感器；

所述浮动头、气压传感器和位移传感器安装在气压腔，所述浮动头在气压作用下能够在气压腔内移动，所述位移传感器用于检测浮动头的位移量；所述气压传感器用于检测气压腔的气压值；

所述比例阀安装在气压腔的通气口，用于调节气压腔的气体量；

所述陀螺仪用于检测角度；

所述控制器分别与比例阀、陀螺仪和位移传感器连接，所述控制器根据需要抛光的工件表面角度和陀螺仪的检测角度控制角度调节机构调整抛光轮的角度；所述控制器根据位移传感器检测的浮动头位移量控制比例阀调节气压腔的气体量，使得气压腔的气压腔的气压值保持恒定；

所述气压腔通过角度调节机构与机械臂连接，所述浮动头与抛光机构固定连接；

所述控制器通过PLC模块与智能机器人连接。

可选的，所述抛光工作站还包括防护罩，所述防护罩将工作台、智能机器人、机械臂和抛光机构罩在其内部空间。

可选的，所述防护罩设有集尘装置，所述集尘装置包括吸尘器和吸尘管，所述防护罩开设排尘孔，所述吸尘管与排尘孔密封连接；所述吸尘器与智能机器人连接。

可选的，所述智能机器人包括数据采集器、处理器和执行器；

所述数据采集器连接有测距传感器，所述测距传感器安装于机械臂与抛光机构连接端，用于测量抛光机构与需要抛光的工件表面距离；

所述处理器分别与数据采集器和执行器连接，所述处理器内置补偿模型，所述处理器根据抛光机构与需要抛光的工件表面距离以及进给量确定机械臂和抛光机构的运动量，所述补偿模型用于就抛光轮磨损情况对运动量进行补偿；

所述执行器分别与机械臂和抛光机构连接，所述执行器用于根据补偿后的运动量控制机械臂和抛光机构的运动。

可选的，所述处理器设有三维抛光模型，所述三维抛光模型包括机械臂子模型、抛光机构子模型、工作台子模型和工件子模型；所述三维抛光模型的坐标原点设置在机械臂固定座或者工作台的中心；

所述处理器根据抛光机构子模型确定抛光轮位置向量；根据工件子模型生成反映需要抛光的工件表面的向量函数，采用向量函数与抛光轮位置向量通过向量计算确定抛光轮需要的运动轨迹；将抛光轮需要的运动轨迹转换成对机械臂和抛光机构运动的控制；

若将抛光轮由当前位置至需要抛光的工件表面的运动轨迹采用直线轨迹存在障碍时，根据障碍位置确定绕过障碍的过渡点，以过渡点坐标向量分别与向量函数与抛光轮位置向量进行向量计算，将抛光轮的运动轨迹修改为先由抛光轮的当前位置至过渡点，再由过渡点至需要抛光的工件表面。

本发明的全自动化的抛光工作站，通过工作台固定需要进行抛光的工件，采用智能机器人控制机械臂将抛光机构送至需要抛光的工件表面处，以智能机器人控制抛光马达带动抛光轮旋转对工件实施抛光加工，在抛光加工过程中，智能机器人控制机械臂使得抛光轮沿需要抛光的工件表面运动，从而实施全自动抛光加工，提高抛光加工效率，避免人为因素影响，提高良器率，增强抛光加工品质的一致性，避免人工高强度劳动，防止工人患职业病，减少人工成本。

本发明的其它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可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种全自动化的抛光工作站立体图；

图2为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的智能机器人、机械臂和抛光机构立体图；

图3为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的机械臂、恒力器和抛光机构立体图；

图4为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的耗材架立体图；

图5为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的工作台立体图；

图6为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的防护罩顶视外观立体图；

图7为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的防护罩底视外观立体图；

图8为本发明的全自动化的抛光工作站实施例采用的智能机器人示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-7所示，本发明实施例提供了一种全自动化的抛光工作站，包括工作台1、智能机器人2、机械臂3和抛光机构4；

所述工作台1用于工件的固定及定位；

所述抛光机构4安装在机械臂3上，所述抛光机构4包括抛光马达41和抛光轮42，所述抛光马达41驱动抛光轮42旋转实施抛光；

所述智能机器人2用于根据工件定位，控制机械臂3使得抛光轮42与需要抛光的工件表面接触，调节机械臂3进给量以及控制抛光马达41旋转。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过工作台固定需要进行抛光的工件，采用智能机器人控制机械臂将抛光机构送至需要抛光的工件表面处，以智能机器人控制抛光马达带动抛光轮旋转对工件实施抛光加工，在抛光加工过程中，智能机器人控制机械臂使得抛光轮沿需要抛光的工件表面运动，从而实施全自动抛光加工，提高抛光加工效率，避免人为因素影响，提高良器率，增强抛光加工品质的一致性，避免人工高强度劳动，防止工人患职业病，减少人工成本；其中，抛光马达可以采用气动马达或者电动马达；抛光轮采用橡胶尼龙材料制作，抛光轮外表面设置绒布。

在一个实施例中，如图1和图4所示，还包括耗材架5，所述耗材架5用于存放抛光蜡56，所述耗材架5固定在机械臂3的侧面位置，且通过机械臂3伸展能够使得抛光轮42与抛光蜡56接触；

所述耗材架5包括底架51、导向杆52、弹簧53和承压板54；所述承压板54上端固定有承压支架55，所述承压板54设置耗材通孔，所述抛光蜡56固定在底架51上且穿过耗材通孔，所述承压支架55与耗材通孔的距离不大于抛光马达41与抛光轮42的轴向距离；

所述导向杆52的上端固定在承压板54底部，所述底架51设有导向孔，所述导向杆52的下端滑动式穿过导向孔，所述弹簧53套设在导向杆52上，所述弹簧53的上端与承压板54底部接触，所述弹簧53的下端与底架51接触。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置耗材架放置抛光蜡，在必要时，通过机械臂伸展使得抛光轮与抛光蜡接触，抛光轮旋转与抛光蜡发生摩擦，使得抛光轮粘上抛光蜡，在抛光中保持抛光轮上存在抛光蜡，可以增强工件被抛光表面的光滑度；本方案还提供了可选用的耗材架结构，以底架固定实现耗材架总体支撑，将抛光蜡固定在底架上，设置可以通过导向杆和弹簧调节高度的承压板，通过控制机械臂利用抛光机构给承压板施加的压力，可以控制抛光蜡高出承压板的高度，以控制抛光轮可以摩擦的抛光蜡量，避免抛光轮无法上蜡或者浪费抛光蜡；承压板上端固定有承压支架可以使得该耗材架与抛光机构更契合，增加耗材架与抛光机构在上蜡时的接触面，实施安全保护；承压板上端周边还可以设置围挡，以阻挡抛光轮与抛光蜡接触时由于抛光轮的旋转导致的抛光蜡飞溅；抛光轮可以根据设定的时长间隔周期性地补充抛光蜡；上蜡时，承压支架托举抛光机构的抛光马达部位，使得抛光马达能够与抛光轮同步受到托举力，以保持上蜡时的平衡性，避免抛光轮的托举力给抛光机构产生力矩发生偏转影响使用寿命和加工精度。

在一个实施例中，所述耗材架设有耗材检测装置，所述耗材检测装置与智能机器人连接，所述耗材检测装置用于检测抛光蜡存量，若抛光蜡存量达到或者低于存量下限值时，所述智能机器人发出耗材存量不足报警；

所述耗材检测装置可以选择在抛光蜡底部设置压力传感器，所述压力传感器用于检测耗材架上的抛光蜡存量；所述智能机器人设定抛光蜡存量下限值，当压力传感器检测到抛光蜡存量小于存量下限值时，所述智能机器人发出耗材存量不足报警；

所述耗材检测装置还可以为接触传感器，所述接触传感器设置在抛光蜡的存量下限值高度位置，当抛光蜡存量达到该高度位置时，所述接触传感器被触发传输给智能机器人触发信号，所述智能机器人发出耗材存量不足报警；

所述耗材检测装置还可以为红外线距离传感器，所述红外线距离传感器用于测量抛光蜡存量高度；所述智能机器人设定抛光蜡存量高度下限值，当红外线距离传感器检测到抛光蜡存量高度小于存量高度下限值时，所述智能机器人发出耗材存量不足报警。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在耗材架设置耗材检测装置，以耗材检测装置检测抛光蜡存量，若抛光蜡存量达到或者低于存量下限值时，通过智能机器人发出耗材存量不足报警，从而实施耗材的自动监测，避免人工监测的疏忽导致缺少抛光蜡耗材影响工艺加工品质；其中，耗材检测装置可以采用压力传感器、接触传感器或者红外线距离传感器，具体选用可以结合结构与控制情况，考虑易得性和成本进行确定。

在一个实施例中，如图1和图5所示，所述工作台1包括旋转平台11、夹具快换机构12和柔性定位夹具13；

所述旋转平台11与伺服电机传动连接，所述伺服电机与智能机器人2电连接；

所述夹具快换机构12包括定位机构14和锁紧机构15，所述定位机构14用于确定柔性定位夹具13的安装位置，所述锁紧机构15用于将柔性定位夹具13固定在旋转平台11上；

所述柔性定位夹具13包括调位块16与仿形块17，所述仿形块17用于实现与工件被夹持面的贴合，所述调位块16用于通过调整使得仿形块夹紧工件。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的定位机构可以采用固定的定位销通过插入柔性定位夹具上的定位孔实现定位；锁紧机构采用一端可旋转式设置在旋转平台顶面的螺栓，当夹具快换机构放置到旋转平台顶面后，将螺栓旋转至竖直位置卡入夹具快换机构的卡耳并拧紧螺栓上的螺母进行锁紧；在柔性定位夹具的下端板上根据工件的不同尺寸间隔排列设置多个插孔，调位块底部根据要加工的工件尺寸以卡销插入选定的插孔实现调位，也可以长孔和滑块调位并以螺栓固定方式，让调位块位置与工件尺寸契合；仿形块可以包括多个，每个仿形块与工件的一个面贴合，仿形块与柔性定位夹具下端板的连接方式也可以采用卡销插入插孔形式；工作台设置柔性定位夹具对需要抛光的工件进行固定，柔性定位夹具以仿形块实现与工件被夹持面的贴合，增强夹持力的同时保护工件不受损害，通过调位块的调节，使得工作台可以适用于不同尺寸的工件固定；设置夹具快换机构方便柔性定位夹具的快速装卸更换，提高更换调整效率；调整旋转平台通过伺服电机驱动旋转，伺服电机在智能机器人控制下带动旋转平台水平旋转，调整工件方向，实现工件多侧抛光，避免单一工件的抛光需要多次装卸调整，提高加工效率。

在一个实施例中，如图1-3所示，所述机械臂3采用六轴机械臂，在智能机器人2控制下，机械臂3能够实现六轴运动。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用六轴机械臂，六轴指三维坐标的三个坐标轴的正轴方向和负轴方向，在智能机器人控制下机械臂实现六轴运动，提高灵活性，从而实现工件的各种复杂平面的抛光加工。

在一个实施例中，如图1-3所示，所述抛光机构4与机械臂3之间设有恒力器7，所述恒力器7包括气压腔、浮动头、比例阀、角度调节机构、控制器、陀螺仪、气压传感器和位移传感器；

所述浮动头、气压传感器和位移传感器安装在气压腔，所述浮动头在气压作用下能够在气压腔内移动，所述位移传感器用于检测浮动头的位移量；所述气压传感器用于检测气压腔的气压值；

所述比例阀安装在气压腔的通气口，用于调节气压腔的气体量；

所述陀螺仪用于检测角度；

所述控制器分别与比例阀、陀螺仪和位移传感器连接，所述控制器根据需要抛光的工件表面角度和陀螺仪的检测角度控制角度调节机构调整抛光轮的角度；所述控制器根据位移传感器检测的浮动头位移量控制比例阀调节气压腔的气体量，使得气压腔的气压腔的气压值保持恒定；

所述气压腔通过角度调节机构与机械臂3连接，所述浮动头的下端与抛光机构4固定连接；

所述控制器通过PLC模块与智能机器人2连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置恒力器，调节机械臂传递给抛光机构的压力，实现抛光机构对需要抛光工件压力的恒定，提高抛光加工精度和抛光面的光滑度；恒力器采用保持气压腔内部气压恒定的方式，保障气压施加在浮动头（传递给抛光机构）上的压力恒定，气压腔的压力恒定采用比例阀调节气压腔的气体量的方式实现；本方案还通过陀螺仪检测角度，通过角度调节机构调节恒力器角度，从而改变抛光机构角度，使得抛光机构的抛光轮与需要抛光的工件表面垂直，以抛光轮圆周面对工件实施抛光；恒力器采用相对独立的控制器控制，可以避免其他干扰；且控制器通过PLC模块与智能机器人连接，实现恒力器控制参数与智能机器人控制参数的交换与协调。

在一个实施例中，如图1和图6-7所示，还包括防护罩6，所述防护罩6将工作台1、智能机器人2、机械臂3和抛光机构4罩在其内部空间；

所述防护罩6包括立板61和顶板62，所述顶板62与立板61的上端固定连接，所述防护罩6的截面呈圆环形或者多边形，若防护罩6的截面为四边形则立板61包括左立板、右立板、前立板和后立板；

所述立板61上设有门板63，所述门板63设有电子锁，所述电子锁与智能机器人2连接；

所述防护罩6设有安全检测装置，所述安全检测装置与智能机器人2连接，若安全检测装置检测到人员进入，则智能机器人2停止工作台1、机械臂3和抛光机构4工作，并发出安全报警；

所述防护罩6还包括底座64，所述底座64与立板61的下端固定连接；所述底座64可以设置增重物，例如使用水泥填充进行增重；

所述防护罩6设有吊耳，所述吊耳用于使用吊装机械进行装卸或者吊装；

所述防护罩6设有透明观察窗，透明观察窗可以采用有机透明材料或者玻璃制品；

所述立板61、顶板62和底座64采用金属材料制作，例如铝板、铁板或者钢板等。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过防护罩，阻挡抛光过程中产生的粉尘扩散，避免粉尘污染，增强环保效果；对防护罩设置底座增重可以提高运行稳定性，减少变形和震动；通过设置透明观察窗方便工作人员观察；设置吊耳方便工作站的整体吊装和运输装卸；设置门板方便工作站设备检修；设置电子锁防止人员误入，设置安全检测装置防止人员误入，增强人员安全保护。

在一个实施例中，所述防护罩6设有集尘装置，所述集尘装置包括吸尘器和吸尘管，所述防护罩开设排尘孔，所述吸尘管与排尘孔密封连接；所述吸尘器与智能机器人连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置集尘装置，将打磨工件时产生的灰尘吸入集尘装置中，可进行粉尘集中处理，防止粉尘扩散污染，保持环境洁净，避免粉尘沉积影响加工精度和加工品质，提高防护罩内部可见度，提高检测精度和工艺过程中的可观察性。

在一个实施例中，如图1-2和图8所示，所述智能机器人2包括数据采集器21、处理器22和执行器23；

所述数据采集器21连接有测距传感器24，所述测距传感器24安装于机械臂3与抛光机构4连接端，用于测量抛光机构4与需要抛光的工件表面距离；

所述处理器22分别与数据采集器21和执行器23连接，所述处理器22内置补偿模型，所述处理器22根据抛光机构4与需要抛光的工件表面距离以及进给量确定机械臂3和抛光机构4的运动量，所述补偿模型用于就抛光轮42磨损情况对运动量进行补偿；

所述执行器23分别与机械臂3和抛光机构4连接，所述执行器23用于根据补偿后的运动量控制机械臂3和抛光机构4的运动。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的智能机器人以数据采集器连接测距传感器测量工件距离，通过处理器进行运算得到机械臂的运动量，通过补偿模型对机械臂的运动量进行补偿，简单的补偿量确定方式可以采用试验测试得到并在补偿模型中直接设定，例如以同类工件抛光的单位件数造成的抛光轮磨损量作为补偿量；采用补偿后的运动量以执行器控制机械臂和抛光机构的运动，降低抛光机构的抛光轮磨损对加工控制精度的影响，提高加工精度和工艺质量。

在一个实施例中，所述处理器设有三维抛光模型，所述三维抛光模型包括机械臂子模型、抛光机构子模型、工作台子模型和工件子模型；所述三维抛光模型的坐标原点设置在机械臂固定座或者工作台的中心；

所述处理器根据抛光机构子模型确定抛光轮位置向量；根据工件子模型生成反映需要抛光的工件表面的向量函数，采用向量函数与抛光轮位置向量通过向量计算确定抛光轮需要的运动轨迹；将抛光轮需要的运动轨迹转换成对机械臂和抛光机构运动的控制；

若将抛光轮由当前位置至需要抛光的工件表面的运动轨迹采用直线轨迹存在障碍时，根据障碍位置确定绕过障碍的过渡点，以过渡点坐标向量分别与向量函数与抛光轮位置向量进行向量计算，将抛光轮的运动轨迹修改为先由抛光轮的当前位置至过渡点，再由过渡点至需要抛光的工件表面。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过建立三维抛光模型，在三维坐标系中根据抛光轮及需要抛光的工件表面的定位，通过向量运算确定抛光轮的运动轨迹，将抛光轮的运动轨迹转换成对机械臂和抛光机构运动的控制，从而达到对抛光工艺的精确控制；如果需要抛光的工件表面的某一方向被工件某部位遮挡，该遮挡部位正好处于抛光轮由当前位置至需要抛光的工件表面的直线轨迹上，形成对抛光轮运动的直线轨迹的障碍，此时通过确定一个合适的过渡点，将直线轨迹修改为以过渡点为转折的折线轨迹，绕开障碍移动至需要抛光的工件表面；其中，需要抛光的工件表面的向量函数是将需要抛光的工件表面看作由很多点组成的集合，向量函数反映了需要抛光的工件表面各点的坐标向量；本方案以向量运算方式实现了抛光轮运动轨迹的精确控制。

在一个实施例中，所述抛光机构安装有抛光压力传感器，所述抛光压力传感器与数据采集器连接，所述抛光压力传感器用于测量传递至抛光轮对工件表面的抛光压力；

所述处理器连接有计时器，当抛光压力传感器测量到传递至抛光轮对工件表面的压力为预设的抛光压力时，所述计时器用于计量抛光轮在相应抛光压力下的抛光时长，抛光轮在不同抛光压力下对应的抛光时长分别计量，所述补偿模型采用以下公式计算抛光轮运动的补偿量：

上式中，

表示抛光轮运动的补偿量；

表示在第

个抛光压力下抛光轮抛光单位 时间的磨损量，即抛光轮半径的减小量，可以通过试验测试得到；

表示在第

个抛光压力下 抛光轮的抛光时长，

表示抛光轮所采用过的抛光压力数量；

若抛光轮磨损达到预设极限，则更换抛光轮，所述计时器的抛光时长清零重新计算。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置抛光压力传感器测量抛光压力，配合以计时器计量抛光轮在相应抛光压力下的抛光时长，采用上述公式计算抛光轮运动的补偿量，可以实时精确确定抛光轮运动的补偿量，从而实时地对抛光轮运动量进行精确补偿，提高抛光控制精度、抛光质量和良品率。

本发明的全自动化的抛光工作站，实际使用时，抛光工作站具体构成可包括工作台、智能机器人、六轴机械臂、恒力器、抛光机构、耗材架和防护罩；

所述工作台包括旋转平台、夹具快换机构和柔性定位夹具；旋转平台能在指定安全区域旋转，配合恒力器对产品进行抛光，使抛光适应性更强，能抛光产品更多复杂面；夹具快换机构由定位机构和锁紧机构组成，可实现不同定位夹具的快速更换，增加不同类型产品切换生产的便捷性；柔性定位夹具，用于定位需要抛光的产品，由可调式定位块与仿形块构成，通过调整定位块与仿形块位置，或者增减定位块与加紧块数量，使柔性定位夹具可适应同类型不同尺寸的产品，减少了不同产品定位夹具的使用，节省定位夹具成本；柔性定位夹具可手动调整定位块与仿形块位置，也可以通过增加运动部件，实现自动调整定位块与仿形块位置；

所述智能机器人通常使用六轴机械臂，通过系统控制其各轴运动，方便灵活；

所述恒力器可以适应各种角度对产品进行抛光；恒力器能根据需要控制抛光产品的力度，避免产品受到损害，通过恒力器可以对不同粒度的砂纸匹配不同抛光力度，以此提高抛光产品的品质，使产品品质稳定。

所述抛光机构分气动、电动两种，是产品抛光的执行部件，抛光机构的抛光轮上附着上抛光磨料；所述抛光磨料可为不同目数，以满足不同抛光研磨力。

所述耗材架由抛光蜡和存储机构组成，在机械臂利用抛光机构给承压板施加的压力作用下，抛光蜡可在耗材架上自动突出耗材架的承压板上表面，通过控制压力保证抛光蜡突出承压板上表面一个合适高度，实现抛光轮上蜡的精确控制；抛光蜡存储机构设置有缺料预警系统，抛光耗材不足时可以预警提醒用户补料；

所述防护罩为方形，包括左右钣金立板、前门钣金、后钣金立板、封顶钣金和底座，防护罩形成封闭空间，所述左右钣金立板设计有独特隐藏式线槽，使所有线路、气路隐蔽避免裸露，影响美观。前门钣金可以设计有自动门机构，前门钣金设置有可自动开关门；防护罩设计有安全检测装置，实现人员进入报警和设备停止运行，避免安全隐患；所述底座由一体焊接成型，同时使用水泥等作为填充物，增加底座重量，使设备运行时稳定、不易变形、震动少。所述防护罩尺寸设计充分考虑了设备运输问题，设备可以整机吊装上车，设备现场调机方便，只需接入主电源与主气源即可进行设备运行调试。

所述防护罩设计配有集尘装置，可将打磨工件时产生的灰尘吸入集尘装置中，保持环境洁净。

本发明使用全自动设备替代人工进行抛光，极大提高抛光效率，抛光品质稳定，整个抛光工作站采用封闭式框架结构，且增加集尘装置，使抛光环境得到极大改善。本发明替代了人工抛光工序，改善了人员工作环境、减轻了人员劳动强度，通过本发明的多项技术革新使抛光效率与打磨品质得到了稳定提升；使生产变得简单，解决了劳动力紧张的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种全自动化的抛光工作站，其特征在于，包括工作台、智能机器人、机械臂和抛光机构；

所述工作台用于工件的固定及定位；

所述抛光机构安装在机械臂上，所述抛光机构包括抛光马达和抛光轮，所述抛光马达驱动抛光轮旋转实施抛光；

所述智能机器人用于根据工件定位，控制机械臂使得抛光轮与需要抛光的工件表面接触，调节机械臂进给量以及控制抛光马达旋转；

所述工作台包括旋转平台、夹具快换机构和柔性定位夹具；

所述旋转平台与伺服电机传动连接，所述伺服电机与智能机器人电连接；

所述夹具快换机构包括定位机构和锁紧机构，所述定位机构用于确定柔性定位夹具的安装位置，所述锁紧机构用于将柔性定位夹具固定在旋转平台上；

所述柔性定位夹具包括调位块与仿形块，所述仿形块用于实现与工件被夹持面的贴合，所述调位块用于通过调整使得仿形块夹紧工件；

所述智能机器人包括数据采集器、处理器和执行器；

所述数据采集器连接有测距传感器，所述测距传感器安装于机械臂与抛光机构连接端，用于测量抛光机构与需要抛光的工件表面距离；

所述处理器分别与数据采集器和执行器连接，所述处理器内置补偿模型，所述处理器根据抛光机构与需要抛光的工件表面距离以及进给量确定机械臂和抛光机构的运动量，所述补偿模型用于就抛光轮磨损情况对运动量进行补偿；

所述执行器分别与机械臂和抛光机构连接，所述执行器用于根据补偿后的运动量控制机械臂和抛光机构的运动；

所述抛光机构安装有抛光压力传感器，所述抛光压力传感器与数据采集器连接，所述抛光压力传感器用于测量传递至抛光轮对工件表面的抛光压力；

所述处理器连接有计时器，当抛光压力传感器测量到传递至抛光轮对工件表面的压力为预设的抛光压力时，所述计时器用于计量抛光轮在相应抛光压力下的抛光时长，抛光轮在不同抛光压力下对应的抛光时长分别计量，所述补偿模型采用以下公式计算抛光轮运动的补偿量：

上式中，

表示抛光轮运动的补偿量；

表示在第

个抛光压力下抛光轮抛光单位时间 的磨损量，即抛光轮半径的减小量，通过试验测试得到；

表示在第

个抛光压力下抛光轮的 抛光时长，

表示抛光轮所采用过的抛光压力数量；

若抛光轮磨损达到预设极限，则更换抛光轮，所述计时器的抛光时长清零重新计算。

2.根据权利要求1所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，还包括耗材架，所述耗材架用于存放抛光蜡，所述耗材架固定在机械臂的侧面位置，且通过机械臂伸展能够使得抛光轮与抛光蜡接触。

3.根据权利要求2所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，所述耗材架设有耗材检测装置，所述耗材检测装置与智能机器人连接，所述耗材检测装置用于检测抛光蜡存量，若抛光蜡存量达到或者低于存量下限值时，所述智能机器人发出耗材存量不足报警。

4.根据权利要求1所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，所述机械臂采用六轴机械臂，在智能机器人控制下，机械臂能够实现六轴运动。

5.根据权利要求1所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，所述抛光机构与机械臂之间设有恒力器，所述恒力器包括气压腔、浮动头、比例阀、角度调节机构、控制器、陀螺仪、气压传感器和位移传感器；

所述浮动头、气压传感器和位移传感器安装在气压腔，所述浮动头在气压作用下能够在气压腔内移动，所述位移传感器用于检测浮动头的位移量；所述气压传感器用于检测气压腔的气压值；

所述比例阀安装在气压腔的通气口，用于调节气压腔的气体量；

所述陀螺仪用于检测角度；

所述控制器分别与比例阀、陀螺仪和位移传感器连接，所述控制器根据需要抛光的工件表面角度和陀螺仪的检测角度控制角度调节机构调整抛光轮的角度；所述控制器根据位移传感器检测的浮动头位移量控制比例阀调节气压腔的气体量，使得气压腔的气压值保持恒定；

所述气压腔通过角度调节机构与机械臂连接，所述浮动头与抛光机构固定连接；

所述控制器通过PLC模块与智能机器人连接。

6.根据权利要求1所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，还包括防护罩，所述防护罩将工作台、智能机器人、机械臂和抛光机构罩在其内部空间。

7.根据权利要求6所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，所述防护罩设有集尘装置，所述集尘装置包括吸尘器和吸尘管，所述防护罩开设排尘孔，所述吸尘管与排尘孔密封连接；所述吸尘器与智能机器人连接。

8.根据权利要求1所述的全自动化的抛光工作站，其特征在于，所述处理器设有三维抛光模型，所述三维抛光模型包括机械臂子模型、抛光机构子模型、工作台子模型和工件子模型；所述三维抛光模型的坐标原点设置在机械臂固定座或者工作台的中心；

所述处理器根据抛光机构子模型确定抛光轮位置向量；根据工件子模型生成反映需要抛光的工件表面的向量函数，采用向量函数与抛光轮位置向量通过向量计算确定抛光轮需要的运动轨迹；将抛光轮需要的运动轨迹转换成对机械臂和抛光机构运动的控制；

若将抛光轮由当前位置至需要抛光的工件表面的运动轨迹采用直线轨迹存在障碍时，根据障碍位置确定绕过障碍的过渡点，以过渡点坐标向量分别与向量函数与抛光轮位置向量进行向量计算，将抛光轮的运动轨迹修改为先由抛光轮的当前位置至过渡点，再由过渡点至需要抛光的工件表面。

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