CN115685883A - 一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 - Google Patents
一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115685883A CN115685883A CN202211344952.6A CN202211344952A CN115685883A CN 115685883 A CN115685883 A CN 115685883A CN 202211344952 A CN202211344952 A CN 202211344952A CN 115685883 A CN115685883 A CN 115685883A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- milling
- engraving
- machining
- material taking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003801 milling Methods 0.000 title claims abstract description 234
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 16
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 265
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 106
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 96
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 44
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 18
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 241000549194 Euonymus europaeus Species 0.000 description 1
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法，涉及雕铣加工技术领域，用以解决现有雕铣加工自动化程度低而导致雕铣效率低的问题。本发明的技术要点包括：雕铣系统包括取送料部件、加工部件和上位机；取送料部件包括雕铣机器人和机器人控制器；雕铣机器人与机器人控制器连接并实时通信；加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；电气控制模块和机器人控制器连接并实时通信；上位机与机器人控制器连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制取送料部件和加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。本发明能够实现机器人三维雕铣加工自动化，实现高精度精确加工，具有高效、通用性强的优点，适合应用于智慧工厂的车间生产加工。
Description
技术领域
本发明涉及雕铣加工技术领域，具体涉及一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法。
背景技术
在国内的加工雕铣行业，采用机器人进行雕铣加工的企业较少，雕铣加工自动化程度普遍较低。目前，很多企业仍然采用传统的手工雕铣加工方法。传统加工过程较落后，一般是先画出待加工产品的平面图，再利用刀片、钢钎对产品进行雕铣。人工雕铣无法利用水除尘，现场粉尘污染严重。利用机器人雕刻打磨可以在刀具雕刻处加循环水，不会产生粉尘。另外，雕刻对工人技术水平要求较高，人才普遍供不应求，企业招工困难，急需实现生产自动化。
国外已经有相关企业进行机器人雕铣加工的研发，但是其智能化程度不高，并不能很好地满足工业4.0背景下的加工生产的要求。并且目前现有的自动化雕铣设备一般采用的雕铣方式为机器人安装铣刀，对固定的工件进行雕铣加工。由于铣刀及其主轴电机重量一般都很大，雕铣机器人往往采用的是具有大负载的大型工业机器人，但这种大型工业机器人并不能适应小型化、低成本的自动雕铣加工需求。因此，目前急需一种可以完成自动化雕铣加工并满足小型化、低成本的加工生产要求的三维雕铣系统。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提出一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法，用以解决现有雕铣加工自动化程度低而导致雕铣效率低且现有雕铣加工设备难以实现小型化低成本的问题。
根据本发明的一方面，提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，该系统包括取送料部件、加工部件和上位机；其中，
所述取送料部件包括雕铣机器人和机器人控制器；所述雕铣机器人的机械臂末端的摆动部件上安装有夹爪法兰，所述夹爪法兰连接夹爪气缸，所述夹爪气缸安装有夹爪；所述雕铣机器人与所述机器人控制器连接并实时通信；所述加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；所述粗加工模块包括粗加工主轴支架，所述粗加工主轴支架连接粗加工主轴安装件，所述粗加工主轴安装件夹持有粗加工主轴，所述粗加工主轴安装有粗加工铣刀，所述粗加工主轴与所述电气控制模块连接；所述精加工模块包括精加工主轴支架，所述精加工主轴支架连接有精加工主轴安装件，所述精加工主轴安装件夹持有精加工主轴，所述精加工主轴安装有精加工铣刀，所述精加工主轴与所述电气控制模块连接；所述电气控制模块和所述机器人控制器连接并实时通信；
所述上位机与所述机器人控制器连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制所述取送料部件和所述加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。
进一步地，所述系统还包括雕铣系统框架，所述雕铣系统框架为长方体框架，分为上下两部分，上下两部分之间安装有型材连接板，所述型材连接板上面铺设有平台安装板，所述平台安装板上方分为左右两个区域，一个区域放置所述雕铣机器人，另一个区域并列平行放置所述粗加工模块和所述精加工模块；所述型材连接板下方分为左右两个区域，一个区域放置机器人控制器，另一个区域放置电气控制模块。
进一步地，所述雕铣系统框架与所述雕铣机器人平行的上部分侧面安装有加工件存放模块，所述加工件存放模块包括多个存放处和存放处上方对应安装的光电传感器，每个光电传感器分别与所述电气控制模块连接。
进一步地，所述电气控制模块包括互相连接的按钮安装板和电控安装板，所述按钮安装板上安装有启动按钮、停止按钮和急停按钮；所述电控安装板上设置有PLC及电气控制电路。
进一步地，所述机器人控制器下方铺设有底部安装板；所述电控安装板两端折弯，且在折弯处设置有安装通孔，电控安装板下方通孔通过螺栓连接安装于底部安装板，电控安装板上方通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部；所述按钮安装板左侧与上侧折弯，且在折弯处设置有安装通孔，按钮安装板左侧通孔通过螺栓连接安装于电控安装板，按钮安装板上侧通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部。
进一步地，所述加工件存放模块包括第一取料件、第二取料件与第三取料件，第一取料件、第二取料件与第三取料件上方与下方设置有安装通孔，第一取料件、第二取料件与第三取料件上方与下方的安装通孔通过型材卡扣件安装于雕铣系统框架；第一取料件、第二取料件与第三取料件上方分别安装有第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器，第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器由电控安装板上的电气控制电路供电，并为其提供传感信号；第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器为光电传感器。
根据本发明的另一方面，提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，所述雕铣方法基于上述所述的机器人三维雕铣系统实现；所述雕铣方法包括以下步骤：
步骤一、取料
上位机发送取料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取取料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断放置毛坯的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人上夹爪张开，前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪抓取毛坯并回到起始位置；
步骤二、粗加工
上位机发送包含加工路径的粗加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动粗加工指令至PLC，PLC控制接通粗加工主轴供电线路且断开精加工主轴供电线路，并设置粗加工速度参数，启动粗加工主轴；
机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行粗加工；
机器人控制器发送停止粗加工指令至PLC，PLC控制粗加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤三、精加工
上位机发送包含加工路径的精加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动精加工指令至PLC，PLC控制接通精加工主轴供电线路且断开粗加工主轴供电线路，并设置精加工速度参数，启动精加工主轴；
机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行精加工；
机器人控制器发送停止精加工指令至PLC，PLC控制精加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤四、放料
上位机发送放料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取放料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断空闲的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪张开放回加工完的工件并回到起始位置。
进一步地，粗加工或精加工中所述加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
基于输入的刀具数据生成对应的粗加工坐标系和精加工坐标系，所述刀具数据包括铣刀长度和直径；
基于雕铣机器人的运动坐标系和加工坐标系之间的坐标关系，根据对刀要求以及刀具数据计算获得雕铣机器人所夹持的毛坯底端的坐标位置，从而生成待加工毛坯及其坐标；
基于已有的路径设置选择创建刀路，所述路径设置包括对边界、样式、切削方向、公差的选择设置，从而生成加工路径。
进一步地，粗加工或精加工中所述加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
(1)平面加工
分层：对于用户给定的步进深度，通过上位机算法将毛坯与最终模型按所述步进深度分解为多层二维平面；
比较：将多层二维平面中的每一层的毛坯与最终模型进行对应比较，将毛坯各层二维平面图形减去最终模型各层二维平面图形，所得到的各层二维平面图形是毛坯多于最终模型的部分，即所需雕铣的部分；
平面图形转换为路径点：对于用户给定的切削深度，通过对所得二维平面图形的轮廓按照所述切削深度进行偏移，得到各层的雕铣路径，并将该路径离散化，获得逐个路径点；
坐标系转换：上述所得的雕铣路径点的定义是：以所加工平面中心点为原点，垂直于加工平面向外的方向为Z轴正方向建立参考坐标系，在该参考坐标系下各雕铣路径点的相对坐标；通过坐标系转换后所得到的点的定义：以机器人基础坐标系为参考坐标系，机器人末端中心点的移动路径点；机器人姿态确定：待加工面垂直于刀具，并使得机器人加工姿态与原点姿态差异最小；
(2)回转体加工
确定回转轴：回转轴垂直于机器人第六轴平面，即机械臂末端平面；
分层：对于用户给定的步进深度，通过上位机算法将毛坯与最终模型按所述步进深度分解为多层二维平面；各层平面垂直于回转轴；
确定路径点：提取各层二维平面图形的轮廓，该轮廓即为加工路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点；
机器人姿态固定：机器人第六轴平面与平台平面平行，即回转轴平面与平台平面垂直；
(3)侧壁加工
确定需要进行侧壁加工的表面；
定义坐标系：以所加工平面中心点为原点，垂直于加工平面向外的方向为Z轴正方向建立参考坐标系；
机器人加工姿态：工件加工表面与加工刀具平行；
求投影路径：将毛坯与最终模型在XOZ平面上进行投影，将毛坯各层二维投影平面图形减去最终模型投影二维平面图形，所得到的二维平面图形是所需雕铣的部分，该部分轮廓即为的雕铣路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点；
(4)一般曲面加工
通过上位机对整体模型进行解析，将整体模型分解为多个曲面，并将每个曲面分解为许多个间隔十分紧密的点，通过上位机计算模型经过该点的切平面，通过对机器人姿态的控制，使得铣刀在经过该点时始终垂直于所述切平面进行雕铣加工。
本发明的有益技术效果是：
本发明能够实现机器人三维雕铣加工自动化，PC端的上位机能够通过通讯模块与PLC控制器和机器人控制器进行通讯，实现在加工平台上自动取料、自动加工；本发明提供的系统可以满足不同加工件的要求，实现高精度精确加工，同时加工区也可以快捷高效地进行及时加工生产，可以替代人工作业，具有高效、低成本、通用性强等特点，可以解决目前工人短缺的困境，实现加工的智能化、实时化以及个性化等加工过程的高效自动化，适合应用于工业4.0背景下的智慧工厂的车间生产加工。
进一步地，目前立体雕刻设备所采用的机器人往往是大型机器人，这不便于对于小型工艺品的加工。若需要加工小型工艺品，使用目前常见的大型雕刻设备成本很高，这些大型雕刻设备的特点是由机器人末端安装雕铣主轴，工艺品放置于外部第七轴转盘上进行加工。而小型机器人的载荷往往在3kg以内，而常见的雕铣主轴净重量均大于3kg，所以轻载荷机器人末端无法按上述方法末端安装主轴。所以本发明采用机器人夹持工件，主轴固定的反方向加工方式。轻载荷机器人末端不需要安装主轴，只需安装夹具夹取小型工艺品毛坯，节省加工成本，是针对轻载荷机械臂的低成本加工方案。
进一步地，一般工艺品加工需要经过粗加工与精加工的步骤，粗加工往往采用刀径较大的刀具，而精加工往往采用刀径较小的刀具，而且，针对工艺品不同形状特征的表面进行加工时，往往也需要选用不同的加工刀具。所以目前常见的大型雕刻机器人采用可换刀主轴，在机器人末端的主轴上可以更换不同的加工刀具。可换刀主轴的重量、成本均显著高于普通主轴，并且还需要安装额外的刀具库，成本进一步增加。所以本发明采用机器人夹持工件，主轴固定的反方向加工方式。主轴固定安装于平台上，可以同时安装多个不同刀具的普通主轴，可以不需要进行换刀而实现不同的加工效果，节省换刀时间以及加工成本。
进一步地，在对回转体进行三维雕铣加工时，目前采用的方法常常时通过增设机器人第七轴转盘，将加工件毛坯固定于第七轴转盘上，通过转盘的旋转，实现对加工件毛坯360°回转雕铣加工。增设的第七轴转盘极大增加了加工成本与加工的复杂度，会使加工设备占用较大的空间。本发明所述的反方向加工方式中，可以通过机器人第六轴(即机械臂的最末端)带动所夹持工件的旋转完成回转体的加工，可以很好地节省对小型工艺品加工的成本以及加工设备所占用的空间。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。
图1为本发明实施例一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统的结构图；
图2为本发明实施例中机器人三维雕铣系统框架示意图；
图3为本发明实施例中机器人三维雕铣平台示意图；
图4为本发明实施例中取料处示意图；
图5为本发明实施例中上位机控制三维雕铣机器人加工流程图；
图6为本发明实施例中机器人三维雕铣系统上位机界面图；
图7为本发明实施例中三维雕铣系统上位机刀具创建图；
图8为本发明实施例中三维雕铣系统上位机对刀设定图；
图9为本发明实施例中三维雕铣系统上位机调整毛坯图；
图10为本发明实施例中三维雕铣系统上位机模型调整图；
图11为本发明实施例中三维雕铣系统上位机加工刀路创建图；
图12为本发明实施例中三维雕铣系统上位机加工代码生成图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，在下文中将结合附图对本发明的示范性实施方式或实施例进行描述。显然，所描述的实施方式或实施例仅仅是本发明一部分的实施方式或实施例，而不是全部的。基于本发明中的实施方式或实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式或实施例，都应当属于本发明保护的范围。
为解决现有技术中雕铣加工自动化程度普遍较低、传统加工过程较落后、雕刻人才普遍供不应求的问题，本发明提供了一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法，机器人加工装备具有低的加工成本、多轴灵活性、大的工作范围以及轴扩展能力，特别适合复杂产品的雕铣加工。
本发明实施例提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，该系统包括取送料部件、加工部件和上位机；其中，取送料部件包括雕铣机器人和机器人控制器；雕铣机器人的机械臂末端的摆动部件上安装有夹爪法兰，夹爪法兰连接夹爪气缸，夹爪气缸安装有夹爪；雕铣机器人与机器人控制器连接并实时通信；加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；粗加工模块包括粗加工主轴支架，粗加工主轴支架连接粗加工主轴安装件，粗加工主轴安装件夹持有粗加工主轴，粗加工主轴安装有粗加工铣刀，粗加工主轴连接电机，电机驱动粗加工铣刀工作；粗加工主轴与电气控制模块连接；精加工模块包括精加工主轴支架，精加工主轴支架连接有精加工主轴安装件，精加工主轴安装件夹持有精加工主轴，精加工主轴安装有精加工铣刀，精加工主轴连接电机，电机驱动精加工铣刀工作；精加工主轴与电气控制模块连接；电气控制模块和机器人控制器连接并实时通信；上位机与机器人控制器连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制取送料部件和加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。
本实施例中，可选地，系统还包括雕铣系统框架，雕铣系统框架为长方体框架，分为上下两部分，上下两部分之间安装有型材连接板，型材连接板上面铺设有平台安装板，平台安装板上方分为左右两个区域，一个区域放置雕铣机器人，另一个区域并列平行放置粗加工模块和精加工模块；型材连接板下方分为左右两个区域，一个区域放置机器人控制器，另一个区域放置电气控制模块。
本实施例中，可选地，雕铣系统框架与雕铣机器人平行的上部分侧面安装有加工件存放模块，加工件存放模块包括多个存放处和存放处上方对应安装的光电传感器，每个光电传感器分别与电气控制模块连接。
本实施例中，可选地，电气控制模块包括互相连接的按钮安装板和电控安装板，按钮安装板上安装有启动按钮、停止按钮和急停按钮；电控安装板上设置有PLC及电气控制电路，电控安装板与粗加工主轴、精加工主轴及机器人控制器分别连接。
本发明另一实施例提供了一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，如图1-4所示，该系统包括：用于安装雕铣机械系统的机器人三维雕铣系统框架1，雕铣系统框架1下方设置有机器人控制器放置区2与电控安装区3，雕铣系统框架1中间安装有型材连接板，型材连接板上方铺设有机器人三维雕铣平台安装板，型材连接板与机器人三维雕铣平台安装板上方为机器人三维雕铣平台4，型材连接板与机器人三维雕铣平台安装板设置有第一走线孔1-1与第二走线孔1-2。机器人控制器放置区2下方铺设有底部安装板2-1，底部安装板2-1上方放置有机器人控制器2-2。
还包括电控安装板3-1，电控安装板3-1两端折弯，并且在折弯处设置有安装通孔，电控安装板3-1下方通孔通过螺栓连接安装于底部安装板2-1，电控安装板3-1上方通孔通过型材卡扣件安装于型材连接板底部。电控安装板3-1安装有雕铣机器人4-1、雕铣主轴以及其他雕铣器件或传感器件的电气控制电路。
还包括按钮安装板3-2，按钮安装板3-2左侧与上侧折弯，并且在折弯处设置有安装通孔，按钮安装板3-2左侧通孔通过螺栓连接安装于电控安装板3-1，按钮安装板3-2上侧通孔通过型材卡扣件安装于型材连接板底部；按钮安装板3-2安装有雕铣系统启动按钮3-3、雕铣系统停止按钮3-4与雕刻系统急停按钮3-5。
还包括雕铣机器人4-1，雕铣机器人4-1底座通过螺栓连接与型材卡扣件安装于机器人三维雕铣平台安装板与型材连接板上；雕铣机器人4-1末端通过螺纹连接有夹爪法兰4-2；夹爪法兰4-2通过螺纹连接有夹爪气缸4-3，夹爪气缸4-3安装有夹爪4-4；雕铣机器人4-1通过第一走线孔1-1与机器人控制器2-2通信，并由机器人控制器2-2进行控制。
机器人三维雕铣平台4右侧前方设置有粗加工区域5，粗加工区域5设置有粗加工主轴支架5-1，粗加工主轴支架5-1上方与下方均设置有安装通孔；粗加工主轴支架5-1下方安装通孔通过螺栓连接与型材卡扣件安装于机器人三维雕铣平台安装板与型材连接板上，粗加工主轴支架5-1上方安装通孔通过螺栓连接有粗加工主轴安装件5-2，粗加工主轴安装件5-2夹持有粗加工主轴5-3，粗加工主轴夹持有粗加工铣刀5-4，粗加工主轴5-3通过第二走线孔1-2，由电控安装板3-1上的电气控制电路供电并控制，由外部水冷设备提供水冷降温。
机器人三维雕铣平台4右侧后方设置有精加工区域6，精加工区域6设置有精加工主轴支架6-1，精加工主轴支架6-1上方与下方均设置有安装通孔；精加工主轴支架6-1下方安装通孔通过螺栓连接与型材卡扣件安装于机器人三维雕铣平台安装板与型材连接板上，精加工主轴支架6-1上方安装通孔通过螺栓连接有精加工主轴安装件6-2，精加工主轴安装件6-2夹持有精加工主轴6-3，精加工主轴6-3夹持有精加工铣刀6-4，精加工主轴6-3通过第二走线孔1-2，由电控安装板3-1上的电气控制电路供电并控制，由外部水冷设备提供水冷降温。
还包括取料处7，取料处7设置有第一取料件7-1-1、第二取料件7-1-2与第三取料件7-1-3，第一取料件7-1-1、第二取料件7-1-2与第三取料件7-1-3上方与下方设置有安装通孔，第一取料件7-1-1、第二取料件7-1-2与第三取料件7-1-3上方与下方的安装通孔通过型材卡扣件安装于雕铣系统框架1；第一取料件7-1-1、第二取料件7-1-2与第三取料件7-1-3上方分别安装有第一取料传感器7-2-1、第二取料传感器7-2-2与第三取料传感器7-2-3，第一取料传感器7-2-1、第二取料传感器7-2-2与第三取料传感器7-2-3通过第二走线孔1-2由电控安装板3-1上的电气控制电路供电，并为其提供传感信号。
雕铣机器人型号为三菱工业机器人RV-2F-D；夹爪气缸型号为MHS4-63D。
本发明另一实施例还提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，该雕铣方法基于上述实施例中的机器人三维雕铣系统实现，包括以下步骤：
步骤一、取料
上位机发送取料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取取料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断放置毛坯的存放处位置，并将存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发存放处位置至雕铣机器人；雕铣机器人上夹爪张开，前往存放处位置，在到达存放处位置后，夹爪抓取毛坯并回到起始位置；
步骤二、粗加工
上位机发送包含加工路径的粗加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动粗加工指令至PLC，PLC控制接通粗加工主轴供电线路且断开精加工主轴供电线路，并设置粗加工速度参数，启动粗加工主轴；机器人控制器按照加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行粗加工；加工完成后，机器人控制器发送停止粗加工指令至PLC，PLC控制粗加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤三、精加工
上位机发送包含加工路径的精加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动精加工指令至PLC，PLC控制接通精加工主轴供电线路且断开粗加工主轴供电线路，并设置精加工速度参数，启动精加工主轴；机器人控制器按照加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行精加工；加工完成后，机器人控制器发送停止精加工指令至PLC，PLC控制精加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤四、放料
上位机发送放料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取放料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断空闲的存放处位置，并将存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发存放处位置至雕铣机器人；雕铣机器人前往存放处位置，在到达存放处位置后，夹爪张开放回加工完的工件并回到起始位置。
本实施例中，可选地，粗加工或精加工中加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
基于输入的刀具数据生成对应的粗加工坐标系和精加工坐标系，刀具数据包括铣刀长度和直径；基于雕铣机器人的运动坐标系和加工坐标系之间的坐标关系，根据对刀要求以及刀具数据计算获得雕铣机器人所夹持的毛坯底端的坐标位置，从而生成待加工毛坯及其坐标；基于已有的路径设置选择创建刀路，路径设置包括对边界、样式、切削方向、公差的选择设置，从而生成加工路径。
下面对本发明实施例所提出的雕铣方法进行更加详细的说明。
PLC控制程序分为取料控制程序、放料控制程序以及主轴控制程序，在一次完整的加工过程中，分为“取料—粗加工—精加工—放料”这四个流程。
在取料控制程序中，当完成取料准备时，机器人控制器发送取料信息至PLC，PLC控制夹爪张开。完成后机器人前往取料处，由PLC接收光电传感器的信号，并判断输出机器人取料位置，发送给机器人控制器，机器人控制器驱动机器人运行至该位置处。完成运动后控制器发送信号至PLC，PLC控制夹爪闭合。然后机器人控制夹爪夹取物料回归原点。
在放料控制程序中，当完成放料准备时，机器人控制器发送放料信息至PLC，机器人前往放料处，并由PLC接收光电传感器的信号，并判断输出机器人放料位置，发送给机器人控制器，机器人控制器驱动机器人运行至该位置处。完成运动后控制器发送信号至PLC，PLC控制夹爪张开。然后机器人回归原点并闭合夹爪。
在主轴控制程序中，通过机器人控制器对机器人当前加工状态的判断，并且输出信号至PLC，由PLC控制粗加工主轴与精加工主轴的切换，转速设置以及启动、停止。具体的控制流程为“接通粗加工主轴且断开精加工主轴线路——设置变频器转速为低速——启动主轴——机器人运行粗加工路径——停止主轴——机器人回归原点——接通精加工主轴且断开粗加工主轴线路——设置变频器转速为高速——启动主轴——机器人运行精加工路径——停止主轴——机器人回归原点”。
该方法还包括上位机控制程序，可以在上位机控制软件内同时完成三维雕铣机器人加工的加工选择、对刀、毛坯及坐标的生成、模型输入及调整、刀具创建、刀路生成、加工代码生成以及机器人控制，如图5所示。
具体地，启动并运行三维雕铣系统上位机软件，三维雕铣系统上位机软件界面图如图6所示。用户可点击软件上方菜单栏选取“粗加工”或“精加工”，并且输入对应的刀具数据以创建粗加工刀具与精加工刀具，用户可以对刀具的名称、长度、直径进行设定，软件将根据用户的选项生成对应的加工坐标系，并将所输入的刀具数据进行计算，完成不同表面、不同精度的加工，如图7所示。
创建刀具后，对三维雕铣系统进行对刀设定，如图8所示，用户需要在确保安全的前提下，执行机器人的回零程序。机器人回零完成之后，用户需要切换机器人的运动坐标系直接坐标。用户需开启示教模式，选择合适的速度运行机器人通过拔动示教器上“X-”/“X+”，“Y-”/“Y+”，“Z-”/“Z+”调整机器人姿态。对刀时，需要时刻保持机器人的运动姿态是垂直的，当刀具快接近毛坯的四边及顶端时，需要把机器人的运行速度调到最小，缓慢进刀，确保刀具能紧靠毛坯四周以及顶端的指定位置，并将指定位置的参数输入三维雕铣系统上位机软件，通过对三维雕铣机器人特殊位置点位的记录，三维雕铣系统上位机软件程序根据对刀数据以及刀具信息计算出机器人所夹持的毛坯底端的坐标。
对刀完成之后，用户可点击三维雕铣系统上位机软件菜单栏“毛坯调整”，如图9所示，用户可以对毛坯位置、大小各进行参数进行设置与修改，可以通过“锁定”选项使其左侧的参数固定，设置完成后，点击“完成”完成毛坯调整，或点击“取消”按键取消对毛坯的调整，由三维雕铣系统上位机软件生成待加工件的毛坯及毛坯坐标。
生成毛坯及毛坯坐标后，用户可点击三维雕铣系统上位机软件菜单栏“模型调整”，如图10所示，用户可以对已输入的模型进行旋转、缩放、相对位置变化，并可以通过对模型的长度、宽度、高度参数对已输入的模型进行修改。
完成模型输入与调整后，用户可点击三维雕铣系统上位机软件菜单栏“创建刀路”，如图11所示，用户可以对粗加工或精加工刀具路径进行设置，用户可以在刀具路径设置中选择边界为“无”、“毛坯”或“轮廓”，当选择为“轮廓”时，用户可以对加工余量进行设置。用户可以在“样式”中选择“平行”、“偏移所有”或“偏移模型”三种样式。在“切削方向”中，用户可以将“轮廓”设置为“任意”、“顺铣”或“逆铣”，可以将“区域”设置为“任意”、“顺铣”或“逆铣”，并可以在“公差”中定义所需的公差。设置完成后点击“确定”生成刀具路径。
完成刀具路径创建后，用户可点击三维雕铣系统上位机软件菜单栏“加工代码生成”，如图12所示，在弹出的设置框中，用户可选择需要生成加工代码的刀具路径，并且设置加工时的运行速度。完成设置后，点击“生成”按键，三维雕铣系统上位机软件将自动对刀具路径进行仿真，记录其加工位置，并转换为加工代码。
粗加工加工路径生成过程中，通过给定的深度，通过上位机算法将毛坯按此深度分解为多层，并将每一层中的毛坯与最终模型进行比较，确定在该层中毛坯多于最终模型的部分，即所需雕铣的部分，在保留一定余量的前提下生成雕铣路径，设备将对毛坯逐层进行雕铣。通常所给定的深度较大，能使设备快速雕铣大量毛坯，但由于留有余量以及层与层之间的模型未经过计算，会产生台阶状的雕铣纹路，雕铣精度低。
精加工加工路径生成过程中，通过上位机对整体模型进行解析，将整体模型分解为多个曲面，并将每个曲面分解为许多个间隔十分紧密的点，通过上位机计算模型经过该点的切平面，通过对机器人姿态的控制，保证铣刀在经过该点时始终垂直于所述切平面进行雕铣加工，并按顺序逐个遍历每一个点，完成曲面上的雕铣加工，这种加工方式由于各点间隔紧密，并且有时需要对机器人姿态进行大幅度调整，所以加工速度较慢，但加工出最终的模型误差很小，可以实现各种复杂曲面的高精度雕铣加工。
加工方式可以设定为：先进行粗加工快速雕铣大量毛坯，后经过精加工对模型细节处进行修整，在保证加工速度的前提下实现了更高的雕铣加工精度。
完成三维雕铣系统上位机软件设置后，用户可以在三维雕铣系统上位机软件内对三维雕铣机器人进行控制，首先控制机器人进行取料，当机器人回归零点并准备就绪时，上位机发送取料指令至机器人控制器，机器人控制器发送取料指令至PLC，由PLC控制程序完成取料过程；取料完成后通过三维雕铣系统上位机软件控制机器人进行粗加工，当机器人取料完成并准备就绪时，上位机发送指令至机器人控制器，机器人控制器将粗加工指令发送值PLC，由PLC控制程序完成取粗加工过程；粗加工完成后通过三维雕铣系统上位机软件控制机器人进行精加工，当机器人粗加工完成并准备就绪时，上位机发送指令至机器人控制器，机器人控制器将精加工指令发送至PLC，由PLC控制程序完成精加工过程；精加工完成后通过三维雕铣系统上位机软件控制机器人进行放料，当机器人精加工完成并准备就绪时，上位机发送指令至机器人控制器，机器人控制器发送取料指令至PLC，由PLC控制程序完成放料过程。
进一步详述不同形式的加工过程。
(1)平面加工
分层：首先，用户给定一个步进深度，通过上位机算法将毛坯与最终模型按此深度分解为多层二维平面。
比较：将每一层中的毛坯与最终模型进行对应比较，将毛坯各层二维平面图形减去最终模型各层二维平面图形，所得到的各层二维平面图形是毛坯多于最终模型的部分，即所需雕铣的部分。
平面图形转换为路径点：用户给定一个切削深度，通过对所得二维平面图形的轮廓按照此行距进行偏移，得到各层的雕铣路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点。
坐标系转换：上述所得的雕铣路径点的定义是：以所加工平面中心点为原点，垂直于加工平面向外的方向为Z轴正方向，X轴正方向由用户定义，在该参考坐标系下各雕铣路径点的相对坐标。通过坐标系变化后所得到的点的定义：以机器人基础坐标系为参考坐标系，机机器人末端中心点的移动路径点。机器人姿态确定：所加工面垂直于刀具，并确保机器人加工姿态与原点姿态差异尽可能最小。机器人夹爪上的坐标系原点不会变化，但是机器人会有不同的姿态，将一个三维坐标输入给机器人，这个坐标让机器人的夹爪中心那个点(夹爪上的坐标系的原点)移动到对应的坐标值上，仍然还存在三个自由度，可以控制机器人的不同姿态，所以需要三维坐标值(三个位移自由度)和三个旋转角度(三个旋转姿态自由度)才可以确定机器人以固定的姿态移动到固定的位置；
加工点的坐标是基于工具坐标系得出的，工具坐标系z轴垂直于代加工表面，x、y轴与代加工表面的宽、长平行，首先得到的坐标点设为PTi＝xTi,yTi,zTi，这些点即为在工具坐标系下，刀具的移动路径。注意，由于在加工时，工具坐标系是移动的，而刀具是不动的，所述刀具的移动路径是刀具相对工具坐标系的相对移动路径。
但是由于向机器人控制器发出的位移指令的三维坐标点是在机器人坐标系下，机器人末端中心点的位置，设该点为Pz，即需要将工具坐标系下的PTi转换为机器人坐标系下的Pz。
由于加工表面垂直于铣刀轴线，且毛坯顶面与平台平面平行，工具坐标系下的PTi转换为刀具坐标系下的点PHi：
毛坯长、宽、高分别为a、b、c，毛坯顶部中心到机器人末端中心点的距离为h，将PH转换为在刀具坐标系下的Pz'：
将刀具坐标系转换到机器人坐标系，则得到机器人坐标系下的Pz：
将PZi输入机器人控制器，机器人即可按预计的加工轨迹移动，进行雕铣加工。
加工：按照从上层至下层的顺序，机器人逐个运行各个移动路径点，完成平面加工。
(2)回转体加工
确定回转轴：回转轴一般垂直于机器人第六轴(即机械臂的最末端)平面。
分层：与(1)相同，各层平面垂直于回转轴。
确定路径点：提取各层二维平面图形的轮廓，该轮廓即为加工路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点。
机器人姿态固定：机器人第六轴(即机械臂的最末端)平面与平台平面平行，即回转轴与平面与平台平面垂直，图中Z轴垂直向下。机器人XOZ平面与加工刀具重合，
坐标系转换：与(1)相同。
加工：在各层内，机器人第六轴做来回旋转运动(绕Z轴)，并做沿X轴方向的平移运动，逐个运行各个层内的路径点。按照从上层至下层的顺序逐层加工，完成一层后，机器人沿Z轴正向移动，以从上一层切换到下一层。
(3)尖点清除
在传统的加工方式上，对于尖点的立体加工一般较为困难。这是因为机器人末端连接主轴，而主轴加上刀具的长度会限制机器人的空间移动范围，造成机械限制。而采用机器人夹持工件，主轴固定的反方向加工方式可以有效降低机器人末端的长度，扩大机器人的可移动范围，提升机器人的加工灵活性。
首先确定加工件尖点位置。
将尖点位置对准加工刀具刀尖。机器人做如图所示的绕点四分之一圆周旋转运动。
完成后机器人末端第六轴旋转90°，做如图所示的绕点四分之一圆周旋转运动。
将上述步骤重复四次，保证尖点360°均完成雕铣。
传统的加工方法所加工的尖点往往会产生条状切削痕迹，并且不能保证尖点的所有方向均能被有效加工，该方法的尖点清除可以保证尖点处表面完整，保证了尖点各个方向均能被加工刀具加工，发挥机器人加工的优势。
(4)侧壁加工
侧壁加工即不使用刀尖对工艺品毛坯进行雕铣加工，而使用加工刀具的侧面对毛坯进行雕铣加工。这种加工方法在针对工艺品外凸表面加工能获得较好的加工效果。由于使用普通的加工方式时，由于同一面是由多条路径雕铣完成的，各条路径之间的微小误差会影响面的平整度。而使用加工刀具的侧面对毛坯进行雕铣加工只有一条路径，不存在各路径之间的误差问题，加工表面的平整度大大增加。
首先确定需要进行侧壁加工的表面。
定义坐标系：垂直于加工平面向外为Z轴正方向。
机器人加工姿态：工件加工表面与加工刀具平行，即加工刀具应与XOY平面平行。
求投影路径：将毛坯与最终模型在XOZ平面上进行投影，将毛坯各层二维投影平面图形减去最终模型投影二维平面图形，所得到的二维平面图形是所需雕铣的部分，该部分轮廓即为的雕铣路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点。
坐标系转换、加工：同(1)平面加工。
(5)一般曲面加工
针对没有特殊特征的曲面的一般性加工。
通过上位机对整体模型进行解析，将整体模型分解为多个曲面，并将每个曲面分解为许多个间隔十分紧密的点，通过上位机计算模型经过该点的切平面，通过对机器人姿态的控制，保证铣刀在经过该点时始终垂直于所述切平面进行雕铣加工，并按顺序逐个遍历每一个点，完成曲面上的雕铣加工。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (9)
1.一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，包括取送料部件、加工部件和上位机；其中，
所述取送料部件包括雕铣机器人(4-1)和机器人控制器(2-2)；所述雕铣机器人(4-1)的机械臂末端的摆动部件上安装有夹爪法兰(4-2)，所述夹爪法兰(4-2)连接夹爪气缸(4-3)，所述夹爪气缸(4-3)安装有夹爪(4-4)；所述雕铣机器人(4-1)与所述机器人控制器(2-2)连接并实时通信；所述加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；所述粗加工模块包括粗加工主轴支架(5-1)，所述粗加工主轴支架(5-1)连接粗加工主轴安装件(5-2)，所述粗加工主轴安装件(5-2)夹持有粗加工主轴(5-3)，所述粗加工主轴(5-3)安装有粗加工铣刀(5-4)，所述粗加工主轴(5-3)与所述电气控制模块连接；所述精加工模块包括精加工主轴支架(6-1)，所述精加工主轴支架(6-1)连接有精加工主轴安装件(6-2)，所述精加工主轴安装件(6-2)夹持有精加工主轴(6-3)，所述精加工主轴(6-3)安装有精加工铣刀(6-4)，所述精加工主轴(6-3)与所述电气控制模块连接；所述电气控制模块和所述机器人控制器(2-2)连接并实时通信；
所述上位机与所述机器人控制器(2-2)连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制所述取送料部件和所述加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述系统还包括雕铣系统框架(1)，所述雕铣系统框架(1)为长方体框架，分为上下两部分，上下两部分之间安装有型材连接板，所述型材连接板上面铺设有平台安装板，所述平台安装板上方分为左右两个区域，一个区域放置所述雕铣机器人(4-1)，另一个区域并列平行放置所述粗加工模块和所述精加工模块；所述型材连接板下方分为左右两个区域，一个区域放置机器人控制器(2-2)，另一个区域放置电气控制模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述雕铣系统框架(1)与所述雕铣机器人(4-1)平行的上部分侧面安装有加工件存放模块，所述加工件存放模块包括多个存放处和存放处上方对应安装的光电传感器，每个光电传感器分别与所述电气控制模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述电气控制模块包括互相连接的按钮安装板(3-2)和电控安装板(3-1)，所述按钮安装板(3-2)上安装有启动按钮(3-3)、停止按钮(3-4)和急停按钮(3-5)；所述电控安装板(3-1)上设置有PLC及电气控制电路。
5.根据权利要求4所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述机器人控制器(2-2)下方铺设有底部安装板(2-1)；所述电控安装板(3-1)两端折弯，且在折弯处设置有安装通孔，电控安装板(3-1)下方通孔通过螺栓连接安装于底部安装板(2-1)，电控安装板(3-1)上方通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部；所述按钮安装板(3-2)左侧与上侧折弯，且在折弯处设置有安装通孔，按钮安装板(3-2)左侧通孔通过螺栓连接安装于电控安装板(3-1)，按钮安装板(3-2)上侧通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部。
6.根据权利要求5所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述加工件存放模块包括第一取料件(7-1-1)、第二取料件(7-1-2)与第三取料件(7-1-3)，第一取料件(7-1-1)、第二取料件(7-1-2)与第三取料件(7-1-3)上方与下方设置有安装通孔，第一取料件(7-1-1)、第二取料件(7-1-2)与第三取料件(7-1-3)上方与下方的安装通孔通过型材卡扣件安装于雕铣系统框架(1)；第一取料件(7-1-1)、第二取料件(7-1-2)与第三取料件(7-1-3)上方分别安装有第一取料传感器(7-2-1)、第二取料传感器(7-2-2)与第三取料传感器(7-2-3)，第一取料传感器(7-2-1)、第二取料传感器(7-2-2)与第三取料传感器(7-2-3)由电控安装板(3-1)上的电气控制电路供电，并为其提供传感信号；第一取料传感器(7-2-1)、第二取料传感器(7-2-2)与第三取料传感器(7-2-3)为光电传感器。
7.一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，其特征在于，所述雕铣方法基于权利要求1-6中任一项所述的机器人三维雕铣系统实现；所述雕铣方法包括以下步骤：
步骤一、取料
上位机发送取料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取取料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断放置毛坯的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人上夹爪张开，前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪抓取毛坯并回到起始位置；
步骤二、粗加工
上位机发送包含加工路径的粗加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动粗加工指令至PLC，PLC控制接通粗加工主轴供电线路且断开精加工主轴供电线路，并设置粗加工速度参数，启动粗加工主轴；
机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行粗加工；
机器人控制器发送停止粗加工指令至PLC，PLC控制粗加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤三、精加工
上位机发送包含加工路径的精加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动精加工指令至PLC，PLC控制接通精加工主轴供电线路且断开粗加工主轴供电线路，并设置精加工速度参数，启动精加工主轴；
机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行精加工；
机器人控制器发送停止精加工指令至PLC，PLC控制精加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
步骤四、放料
上位机发送放料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取放料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断空闲的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪张开放回加工完的工件并回到起始位置。
8.根据权利要求7所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，其特征在于，粗加工或精加工中所述加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
基于输入的刀具数据生成对应的粗加工坐标系和精加工坐标系，所述刀具数据包括铣刀长度和直径；
基于雕铣机器人的运动坐标系和加工坐标系之间的坐标关系，根据对刀要求以及刀具数据计算获得雕铣机器人所夹持的毛坯底端的坐标位置，从而生成待加工毛坯及其坐标；
基于已有的路径设置选择创建刀路，所述路径设置包括对边界、样式、切削方向、公差的选择设置，从而生成加工路径。
9.根据权利要求7所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，其特征在于，粗加工或精加工中所述加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
(1)平面加工
分层：对于用户给定的步进深度，通过上位机算法将毛坯与最终模型按所述步进深度分解为多层二维平面；
比较：将多层二维平面中的每一层的毛坯与最终模型进行对应比较，将毛坯各层二维平面图形减去最终模型各层二维平面图形，所得到的各层二维平面图形是毛坯多于最终模型的部分，即所需雕铣的部分；
平面图形转换为路径点：对于用户给定的切削深度，通过对所得二维平面图形的轮廓按照所述切削深度进行偏移，得到各层的雕铣路径，并将该路径离散化，获得逐个路径点；
坐标系转换：上述所得的雕铣路径点的定义是：以所加工平面中心点为原点，垂直于加工平面向外的方向为Z轴正方向建立参考坐标系，在该参考坐标系下各雕铣路径点的相对坐标；通过坐标系转换后所得到的点的定义：以机器人基础坐标系为参考坐标系，机器人末端中心点的移动路径点；机器人姿态确定：待加工面垂直于刀具，并使得机器人加工姿态与原点姿态差异最小；
(2)回转体加工
确定回转轴：回转轴垂直于机器人第六轴平面，即机械臂末端平面；
分层：对于用户给定的步进深度，通过上位机算法将毛坯与最终模型按所述步进深度分解为多层二维平面；各层平面垂直于回转轴；
确定路径点：提取各层二维平面图形的轮廓，该轮廓即为加工路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点；
机器人姿态固定：机器人第六轴平面与平台平面平行，即回转轴平面与平台平面垂直；
(3)侧壁加工
确定需要进行侧壁加工的表面；
定义坐标系：以所加工平面中心点为原点，垂直于加工平面向外的方向为Z轴正方向建立参考坐标系；
机器人加工姿态：工件加工表面与加工刀具平行；
求投影路径：将毛坯与最终模型在XOZ平面上进行投影，将毛坯各层二维投影平面图形减去最终模型投影二维平面图形，所得到的二维平面图形是所需雕铣的部分，该部分轮廓即为的雕铣路径，并将此路径离散化，获得逐个路径点；
(4)一般曲面加工
通过上位机对整体模型进行解析，将整体模型分解为多个曲面，并将每个曲面分解为许多个间隔十分紧密的点，通过上位机计算模型经过该点的切平面，通过对机器人姿态的控制，使得铣刀在经过该点时始终垂直于所述切平面进行雕铣加工。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211344952.6A CN115685883A (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211344952.6A CN115685883A (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115685883A true CN115685883A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85045995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211344952.6A Pending CN115685883A (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115685883A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150127139A1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-07 | The Boeing Company | Real-Time Numerical Control Tool Path Adaptation Using Force Feedback |
| JP2016002627A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 株式会社Ihi | 加工軌道生成装置と方法 |
| CN108544880A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-18 | 华侨大学 | 一种机器人雕刻加工立体异型石材的方法及系统 |
| CN113385900A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-14 | 华中科技大学 | 测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置及方法 |
-
2022
- 2022-10-31 CN CN202211344952.6A patent/CN115685883A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150127139A1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-07 | The Boeing Company | Real-Time Numerical Control Tool Path Adaptation Using Force Feedback |
| JP2016002627A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 株式会社Ihi | 加工軌道生成装置と方法 |
| CN108544880A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-18 | 华侨大学 | 一种机器人雕刻加工立体异型石材的方法及系统 |
| CN113385900A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-14 | 华中科技大学 | 测量-铣削-去毛刺-磨抛一体化的机匣加工装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108427391B (zh) | 可移动机器人自动钻铣的智能化柔性生产线的运行方法 | |
| Chen et al. | Robotic grinding of a blisk with two degrees of freedom contact force control | |
| CN1291344C (zh) | Cam系统和程序以及控制cam系统的方法 | |
| CN103116316B (zh) | 一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法 | |
| Jayachandraiah et al. | Fabrication of low cost 3-Axis CNC router | |
| US8784155B2 (en) | Multi-carriage symmetrical numerically controlled coordinate grinding machine | |
| CN111805247B (zh) | 一种大型工件自动化铣削磨抛复合加工系统及方法 | |
| CN108115705A (zh) | 一种机器人打磨控制系统及方法 | |
| CN102566511B (zh) | 五轴数控系统刀心点插补路径插值方法 | |
| CN104858748A (zh) | 一种叶片进排气边磨削机器人自动化装备 | |
| EA027328B1 (ru) | Многокареточный двухшпиндельный симметричный шлифовальный обрабатывающий станок | |
| CN105302959A (zh) | 一种六轴磨抛工业机器人离线编程方法 | |
| WO2012155385A1 (en) | Multi-carriage symmetrical numerically controlled coordinate grinding machine | |
| CN209239473U (zh) | 大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统 | |
| CN109396841A (zh) | 大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统及其作业方法 | |
| CN109664296B (zh) | 一种面向机器人砂带打磨的优化轨迹搜索方法 | |
| CN102091967A (zh) | 一种多轴数控加工的进给速度平滑方法 | |
| CN103909776A (zh) | 一种数控精密木雕加工系统 | |
| JP2003291033A (ja) | 数値制御プログラム作成方法と数値制御放電加工装置 | |
| CN113579766B (zh) | 一种六自由度串并混联数控机床及其后处理方法 | |
| CN104635624A (zh) | 用于控制四轴加工设备的数控系统控制方法及其控制系统 | |
| CN210632997U (zh) | 一种多轴联动数控加工中心 | |
| CN115685883A (zh) | 一种基于cam软件的机器人三维雕铣系统及方法 | |
| CN209987081U (zh) | 一种数控加工中心的控制系统 | |
| CN114739290B (zh) | 线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |