CN212192715U - 一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置，该装置包括检测模块、采集模块、透视窗、防护装置和减震装置；检测模块上设置有信号发射探头，信号发射探头用于向被砂轮打磨的工件表面打磨处发射检测信号，采集模块获取经过打磨工件表面的打磨处反射的检测信号，并得到砂轮的打磨半径信号；本装置采用非接触方式来获取砂轮半径测量数据，并在砂轮半径测量装置外部设置透视窗和防护装置来隔离打磨时产生的大量金属粉尘和高温高速金属颗粒；从而提高砂轮半径测量的准确性，同时设置减震装置和剔除测量数据中的异常值数据；采用滑动均值滤波算法处理剔除异常值数据后的砂轮半径测量数据；使得砂轮半径测量值更加稳定和准确。

Description

一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置

技术领域

本实用新型涉及工业机器人打磨装置技术领域，特别是一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置。

背景技术

工业机器人是智能制造重要的自动化装备。打磨机器人代替人工进行打磨抛光作业，主要用于工件的表面打磨、抛光等作业，广泛应用于汽车行业、卫浴五金行业、IT行业等行业。在工业机器人进行打磨的过程中，需要利用传感器对打磨工具的砂轮半径进行测量。在打磨中会产生大量的金属粉尘、高温高速金属颗粒，对各种测量传感器的探头窗口影响极大，需要采取严格的探头窗口防护措施，否则不能适应打磨工作环境。

同时，工业机器人自动打磨系统的工件是铸造完成后直接进入本工序的，工件表面粗燥，当打磨砂轮和工件接触时，产生很大的机械振动。连续的机械振动对打磨头上的电子部件影响很大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置，该装置采用间接测量方式保证了砂轮半径的测量精确，适用于打磨恶劣环境中砂轮半径在线测量。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供的一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置，包括设置于打磨装置上的检测模块和采集模块；

所述检测模块上设置有信号发射探头，所述信号发射探头用于向被砂轮打磨的工件表面打磨处发射检测信号，所述采集模块获取经过打磨工件表面的打磨处反射的检测信号，并得到砂轮的打磨半径信号。

进一步，所述检测模块包括测量模块、信号处理模块和半径测量输出模块；

所述测量模块用于接收采集模块获取的检测信号；

所述信号处理模块用于接收检测信号并对检测信号进行平滑滤波处理；

所述半径测量输出模块用于输出经过平滑滤波处理后生成的打磨半径信号。

进一步，所述检测信号采集模块采用激光检测模块、超声波检测模块、图像检测模块中的任意一种装置来实现获取打磨砂轮半径的检测信号数据。

进一步，还包括透视窗、防护装置或减震装置；

所述检测模块上用于发射检测信号的信号发射探头的正上方设置有透视窗，所述透视窗外部设置有防护装置，或所述检测模块与打磨装置安装侧之间设置有减震装置。

进一步，所述打磨装置上设置有打磨头，所述打磨头上设置有用于安装检测模块的安装平台，所述安装平台设置有用于容纳检测模块的安装槽，所述检测模块通过导热硅胶灌封于安装槽中。

进一步，所述打磨装置上设置有打磨头，所述打磨头上设置有用于安装检测模块的安装平台，所述安装平台设置有用于容纳检测模块的安装槽，所述安装槽底部配置安装孔，所述检测模块通过铜柱和安装孔的配合设置于安装槽中。

进一步，所述安装平台设置有用于容纳检测模块的铝盒，所述铝盒设置有于透视窗配合使用的透视窗口。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的砂轮半径测量装置，并将砂轮半径测量装置尽量靠近砂轮安装，采用非接触方式来获取砂轮半径测量数据，并在砂轮半径测量装置外部设置透视窗和防护装置来隔离打磨时产生的大量金属粉尘和高温高速金属颗粒；从而提高砂轮半径测量的准确性，同时进一步设置减震装置和剔除测量数据中的异常值数据；采用滑动均值滤波算法处理剔除异常值数据后的砂轮半径测量数据；使得砂轮半径测量值更加稳定和准确。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为打磨工具上半径检测模块安装主视图。

图2为打磨工具上半径检测模块安装侧视图。

图3为信号发射探头结构图。

图4为在线实时测量砂轮半径的自动打磨方法流程图。

图中，砂轮1、皮带轮2、传动轴3、皮带4、安装平台5、安装孔6、安装槽7、检测模块8、透视窗9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供的用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置，包括检测模块8、采集模块、透视窗9、防护装置和减震装置；

所述检测模块8上设置有信号发射探头，所述信号发射探头用于向被砂轮1打磨的工件表面打磨处发射检测信号，所述采集模块获取经过打磨工件表面的打磨处反射的检测信号，并得到砂轮的打磨半径信号。

本实施例提供的打磨装置上的砂轮1设置于传动轴3上，传动轴3通过皮带4与皮带轮 2连接，皮带轮2在电机的带动下驱动砂轮1转动，从而实现打磨过程。

如图3所示，本实施例提供的检测模块8四周设置有安装孔6，所述检测模块8设置于砂轮打磨装置上，用于发射检测信号，所述采集模块采集的砂轮半径信号，并将砂轮半径信号输入到检测模块8进行处理分析得到砂轮打磨半径信号；所述检测模块8上用于发射检测信号的信号发射探头的正上方设置有透视窗9，所述透视窗9外部设置有防护装置，或所述检测模块8与打磨装置安装侧之间设置有减震装置。

本实施例提供的防护装置用于隔离打磨时产生的大量金属粉尘和高温高速金属颗粒；所述检测模块8位于安装侧设置有减震装置；本实施例提供的减震装置设置于安装平台5上，使用的螺栓与安装孔6之间使用橡胶减震垫片；在四个安装螺栓和检测模块8之间各使用一个减震弹簧压紧，进行模块减震。

本实施例提供的安装平台5设置于打磨装置的打磨头上，所述安装平台5用于安装检测模块8，所述安装平台5设置有用于容纳检测模块8的安装槽7，所述检测模块8通过导热硅胶灌封于安装槽7中。本实施例提供的安装平台5也可以设置有用于容纳检测模块8的安装槽7，所述安装槽7底部配置安装孔6，所述检测模块8通过铜柱和安装孔6的配合设置于安装槽7中。在安装平台5上还设置有用于容纳检测模块8的铝盒，所述铝盒设置有于透视窗 9配合使用的透视窗9口。本实施例提供的砂轮半径测量方法具体如下：

1)在打磨工具上，打磨电机通过传动皮带和皮带轮将动力传动到打磨工具的传动轴上，传动轴通过带动砂轮进行工件自动打磨。

2)打磨工具上，半径检测模块8安装在检测平台上，检测模块8上安装的激光传感器发射激光到打磨工件的表面上，打磨时砂轮是垂直于打磨工件表面的，激光传感器检测的距离叠加上传动轴到检测平台的固定距离则为砂轮半径。

本实施例提供的检测模块8包括测量模块、信号处理模块和半径测量输出模块；所述测量模块用于接收采集模块获取的检测信号；所述信号处理模块用于接收检测信号并对检测信号进行平滑滤波处理；所述半径测量输出模块用于输出经过平滑滤波处理后生成的打磨半径信号。

本实施例提供的检测信号采集模块可以分别采用激光检测模块、超声波检测模块、图像检测模块中的任意一种装置来实现获取打磨砂轮半径的检测信号数据。

所述检测信号采集模块为激光检测模块，所述激光检测模块设置于检测模块8中心部位，所述检测模块8四周设置有安装孔6，所述激光检测模块正上方设置有透视窗9，所述透视窗 9外部设置有防护装置，所述防护装置用于隔离打磨时产生的大量金属粉尘和高温高速金属颗粒；所述检测模块8位于安装侧设置有减震装置。

所述检测信号采集模块为超声波检测模块，所述超声波检测模块设置于检测模块8中心部位，所述检测模块8四周设置有安装孔6，所述超声波检测模块采用封闭安装；所述检测模块8位于安装侧设置有减震装置。

所述检测信号采集模块为图像检测模块，所述图像检测模块设置于检测模块8中心部位，所述检测模块8四周设置有安装孔6，所述图像检测模块设置有透视窗9，所述图像检测模块具备工件高度检测功能，所述透视窗9外部设置有防护装置，所述防护装置用于隔离打磨时产生的大量金属粉尘和高温高速金属颗粒；所述检测模块8位于安装侧设置有减震装置。

本实施例提供的自动打磨装置中的打磨工具前端设置有打磨头，打磨砂轮设置于打磨头一侧，检测模块8和采集模块设置于打磨头的另一侧，通过采用非接触方式获取打磨砂轮的半径测量数据；由于打磨砂轮半径测量模块工作时，打磨工具振动极大，在打磨工具和测量模块之间可以加装减震装置。本实施例提供的透视窗9与安装平面平齐，所述检测模块8与安装平面之间填充有导热硅胶。

本实施例提供的检测模块8采用以下方式设置于打磨工具的打磨头上：

1)将打磨工具的打磨头右侧的安装处加工一个平台，将砂轮半径测量装置通过铜柱安装在该平台上。砂轮半径测量装置的通信线缆通过支撑件上铣削加工的一个安装槽7进行放置，铺设通信线缆后利用导热硅胶进行灌封防护，具体见安装结构图1。

2)将打磨工具的打磨头右侧平台处加工一个凹槽，在凹槽底部配置安装孔6，将砂轮半径测量装置安装在凹槽中，保持透视窗9与平台平齐，凹槽内部使用导热硅胶灌浆保护。

3)将打磨工具的打磨头右侧的安装处加工一个平台，将砂轮半径测量装置安装在一个铝盒中，在铝盒上配置一个激光透视窗9口。

在实际的砂轮打磨过程中，打磨时会产生大量的金属粉尘和高温高速金属颗粒，会严重影响砂轮半径检测装置检测的准确性，所以本实施例提供的砂轮半径测量装置采用激光探头实现非接触式测量，激光头安装在测量装置的中心，四周为测量模块安装孔6。在使用激光头进行测量时，并在测量装置上配置激光透视窗9的窗口，但高速高温的金属颗粒对激光透视窗9的窗口影响较大，在透视窗9的窗口上安装防护装置。在激光头的透视窗9的窗口上安装一个透明玻璃片或者透明柔性胶垫片，作为透视窗9的防护装置安装，用于防护高速打磨颗粒。因此能适应打磨时的恶劣环境的需要。

本实施例通过的自动打磨装置通过将得到的砂轮打磨半径输入到控制系统，控制系统根据砂轮打磨半径值，调节机器人打磨砂轮的坐标位置和打磨电机的转速，从而调节打磨砂轮打磨位置坐标；通过调节打磨电机转速，实现打磨砂轮线速度恒定。

实施例2

如图4所示，本实施例提供利用在线实时测量打磨砂轮半径测量，然后根据打磨砂轮打磨半径值来实现自动调节打磨装置的自动打磨过程，但是，又由于打磨工具实际工作时，打磨头的振动将会导致测量数据稳定性差，数据变化较大，直接使用该数据进行打磨路径调整会导致调节频繁，连续性差，打磨质量下降，同时对打磨工具的使用寿命影响较大。为此对测量数据进行平滑滤波处理，稳定测量数据，保障打磨路径连续平滑，保证打磨质量，本实施例利用砂轮半径测量装置来实现的自动打磨方法，具体包括以下步骤：

检测模块测量砂轮半径数据；

根据砂轮半径数据的阈值剔除异常数据；

根据设定的长度对砂轮半径数据进行滑动滤波；

根据砂轮半径数据计算得出当前的砂轮半径值；

将当前的砂轮半径值输入到自动打磨装置中的控制系统中；

所述控制系统根据半径值，调节机器人打磨砂轮的坐标位置；

所述控制系统根据半径值，调节打磨电机转速，以适于砂轮线速度恒定。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种用于砂轮打磨半径在线实时测量的自动打磨装置，其特征在于：包括设置于打磨装置上的检测模块和采集模块；

所述检测模块上设置有信号发射探头，所述信号发射探头用于向被砂轮打磨的工件表面打磨处发射检测信号，所述采集模块获取经过打磨工件表面的打磨处反射的检测信号，并得到砂轮的打磨半径信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测模块包括测量模块、信号处理模块、半径测量输出模块；

所述测量模块用于接收采集模块获取的检测信号；所述信号处理模块用于接收检测信号并对检测信号进行平滑滤波处理；所述半径测量输出模块用于输出经过平滑滤波处理后生成的打磨半径信号。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测信号采集模块采用激光检测模块、超声波检测模块、图像检测模块中的任意一种装置来实现获取打磨砂轮半径的检测信号数据。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括透视窗、防护装置或减震装置；

所述检测模块上用于发射检测信号的信号发射探头的正上方设置有透视窗，所述透视窗外部设置有防护装置，或所述检测模块与打磨装置安装侧之间设置有减震装置。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述打磨装置上设置有打磨头，所述打磨头上设置有用于安装检测模块的安装平台，所述安装平台设置有用于容纳检测模块的安装槽，所述检测模块通过导热硅胶灌封于安装槽中。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述打磨装置上设置有打磨头，所述打磨头上设置有用于安装检测模块的安装平台，所述安装平台设置有用于容纳检测模块的安装槽，所述安装槽底部配置安装孔，所述检测模块通过铜柱和安装孔的配合设置于安装槽中。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述安装平台设置有用于容纳检测模块的铝盒，所述铝盒设置有于透视窗配合使用的透视窗口。

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