ES2963952T3 - Método y aparato de mecanizado robótico - Google Patents
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Abstract
Se divulga un método para mecanizado robótico. El método incluye determinar una primera trayectoria de mecanizado diseñada basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar (210). El método también incluye hacer que un robot mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada de manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real, en donde cuando la superficie modelada es diferente de la superficie objetivo, se hace que el robot siga el objetivo. superficie (220). El método incluye además determinar una segunda ruta de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la ruta de mecanizado real y la primera ruta de mecanizado diseñada (230). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y aparato de mecanizado robótico
Campo técnico
Las realizaciones ejemplares de la presente descripción se refieren generalmente a robots industriales, y más particularmente a un método y un aparato de mecanizado robótico.
Antecedentes
El mecanizado robótico tiene un mercado potencial muy grande como solución rentable en muchos procesos de mecanizado, como pulido, rectificado o similares. Actualmente, existen principalmente dos métodos para generar una trayectoria de mecanizado robótico, a saber, programación manual (enseñanza) y programación fuera de línea. Sin embargo, los dos métodos tienen algunos inconvenientes y no pueden lograr el rendimiento de mecanizado requerido en muchos escenarios.
Específicamente, el método de programación fuera de línea genera una trayectoria de mecanizado a partir de un modelo de pieza de trabajo ideal que tiene un error de tamaño en comparación con el de una pieza de trabajo real. El método de programación manual desperdicia mucho tiempo y la calidad del procesamiento no será buena si aborda una pieza de trabajo compleja. Aunque se ha utilizado la tecnología de control previo en el mecanizado robótico, para las piezas de trabajo complejas no es fácil de manejar y requiere mucho tiempo de programación y procesamiento.
Por lo tanto, es necesario desarrollar un sistema de mecanizado robótico que sea capaz de ahorrar esfuerzo en el programa y el proceso y también de eliminar la desviación de tamaño entre el modelo de pieza de trabajo ideal y la pieza de trabajo real.
La patente US 9186795 B1 describe un dispositivo robótico con un efector final adaptado para llevar a cabo una tarea tal como pulir, rectificar o desbarbar un objeto. Describe que un dispositivo informático que controla el dispositivo robótico está configurado para recibir información de tarea indicativa de una trayectoria nominal, en donde la información de la tarea también es indicativa de una trayectoria modificada que está desplazada de la trayectoria nominal y está adaptada para hacer que las fuerzas sean ejercidas por el efector final.
Compendio
Las realizaciones de ejemplo de la presente descripción proponen una solución para la generación y optimización inteligentes de trayectorias de mecanizado por robot y proporcionan un método y un aparato de mecanizado robótico en consecuencia.
En un primer aspecto, las realizaciones de ejemplo de la presente descripción proporcionan un método de mecanizado robótico. El método incluye determinar una primera trayectoria de mecanizado diseñada, basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar. El método también incluye hacer que un robot mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada, de una manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real, en donde, donde la superficie modelada sea diferente de la superficie objetivo, se hace que el robot siga la superficie objetivo. El método incluye además determinar una segunda trayectoria de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la desviación entre la trayectoria de mecanizado real y la primera trayectoria de mecanizado diseñada, para generar una trayectoria de mecanizado optimizada.
El robot funciona con fuerza controlada, y hacer que el robot mecanice comprende: hacer que el robot aplique una fuerza controlada a la superficie objetivo mediante una herramienta de mecanizado; y hacer que el robot se mueva con una velocidad constante.
En algunas realizaciones, determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada puede comprender: obtener, del robot, información de retroalimentación relativa a una posición de una herramienta de mecanizado sostenida por el robot y/o a una fuerza aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo; determinar la trayectoria de mecanizado real basándose en la información de retroalimentación; determinar una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real; y determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada basándose en la desviación.
En algunas realizaciones, el método puede comprender además: hacer que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
En algunas realizaciones, hacer que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada puede comprender: en respuesta a determinar que un requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que un umbral de lisura predeterminado, hacer que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada con una fuerza controlada aplicada por una herramienta de mecanizado sostenida por el robot a la superficie objetivo mecanizada; y en respuesta a determinar que el requisito de lisura es menor que el umbral de lisura predeterminado, hacer que el robot mecanice la superficie objetivo mecanizada con una posición controlada de la herramienta de mecanizado.
En algunas realizaciones, el método puede comprender además: monitorizar la calidad del mecanizado de la superficie objetivo mecanizada adicionalmente; comparar la calidad del mecanizado con una calidad umbral predeterminada; en respuesta a que la calidad del mecanizado sea mayor o igual que la calidad umbral predeterminada, cesar el mecanizado por parte del robot.
En algunas realizaciones, determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada puede comprender: determinar si una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real es mayor que una desviación umbral predeterminada; y en respuesta a que la desviación sea mayor que la desviación umbral predeterminada, determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
En un segundo aspecto, realizaciones ejemplares de la presente descripción proporcionan un dispositivo de mecanizado robótico. El dispositivo comprende al menos un procesador y al menos una memoria que incluye instrucciones de programa informático. La al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo determine una primera trayectoria de mecanizado diseñada basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar. La al menos una memoria y las instrucciones de programa informático también están configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo haga que un robot mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada, de una manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real, en donde, donde la superficie modelada sea diferente de la superficie objetivo, se haga que el robot siga la superficie objetivo. La al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo determine una segunda trayectoria de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la desviación entre la trayectoria de mecanizado real y la primera trayectoria de mecanizado diseñada, para generar una trayectoria de mecanizado optimizada.
En algunas realizaciones, la unidad de determinación está configurada para: determinar, basándose en la segunda forma de onda, una frecuencia de resonancia asociada con el condensador del enlace de CC y un inductor acoplado al condensador del enlace de CC en el convertidor de potencia; y determinar, basándose en la frecuencia de resonancia, el parámetro relacionado con el estado de salud del capacitor del enlace de CC.
El robot funciona con fuerza controlada, y la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: haga que el robot aplique una fuerza controlada a la superficie objetivo mediante una herramienta de mecanizado; y haga que el robot se mueva con una velocidad constante.
En algunas realizaciones, la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático pueden estar además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: obtenga, del robot, información de retroalimentación relativa a una posición de una herramienta de mecanizado sostenida por el robot y/o a una fuerza aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo; determine la trayectoria de mecanizado real basándose en la información de retroalimentación; determine una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real; y determine la segunda trayectoria de mecanizado diseñada basándose en la desviación.
En algunas realizaciones, la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático pueden estar además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: haga que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
En algunas realizaciones, la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático pueden estar además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: en respuesta a determinar que un requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que un umbral predeterminado de lisura, hacer que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada con una fuerza controlada aplicada por una herramienta de mecanizado sostenida por el robot a la superficie objetivo mecanizada; y en respuesta a determinar que el requisito de lisura es menor que el umbral de lisura predeterminado, hacer que el robot mecanice la superficie objetivo mecanizada con una posición controlada de la herramienta de mecanizado.
En algunas realizaciones, la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático pueden estar además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: monitorice la calidad del mecanizado de la superficie objetivo mecanizada adicionalmente; compare la calidad del mecanizado con una calidad umbral predeterminada; en respuesta a que la calidad del mecanizado sea mayor o igual que la calidad umbral predeterminada, cese el mecanizado por parte del robot.
En algunas realizaciones, la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático pueden estar además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: determine si una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real es mayor que un umbral predeterminado de desviación; y en respuesta a que la desviación sea mayor que la desviación umbral predeterminada, determine la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
En un tercer aspecto, las realizaciones de ejemplo de la presente descripción proporcionan un medio legible por ordenador que tiene instrucciones almacenadas en el mismo; las instrucciones, cuando se ejecutan en al menos un procesador, hacen que el al menos un procesador lleve a cabo el método del primer aspecto.
En un cuarto aspecto, las realizaciones de ejemplo de la presente descripción proporcionan un producto de programa informático que se almacena tangiblemente en un medio de almacenamiento legible por ordenador y que comprende instrucciones que, cuando se ejecutan en al menos un procesador, hacen que el al menos un procesador lleve a cabo el método del primer aspecto.
Breve descripción de los dibujos
A través de las siguientes descripciones detalladas con referencia a los dibujos adjuntos, los objetivos, características y ventajas anteriores y otros de las realizaciones de ejemplo descritas en la presente memoria serán más comprensibles. En los dibujos, se ilustrarán a modo de ejemplo y de manera no limitativa varias realizaciones de ejemplo descritas en la presente memoria, en donde:
La Fig. 1 ilustra un diagrama esquemático de un sistema de mecanizado robótico en el que se pueden implementar algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción.
La Fig. 2 ilustra un diagrama de flujo de un método de mecanizado robótico de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción.
La Fig. 3 ilustra un diagrama esquemático que muestra que una superficie de una pieza de trabajo se va a mecanizar como una superficie modelada de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción.
La Fig. 4 ilustra un diagrama esquemático que muestra que una superficie de una pieza de trabajo se va a mecanizar como una superficie lisa de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción.
La Fig. 5 ilustra un diagrama de bloques de un dispositivo que se puede utilizar para implementar las realizaciones de ejemplo de la presente descripción.
A lo largo de los dibujos, los símbolos de referencia iguales o correspondientes se refieren a partes iguales o correspondientes.
Descripción detallada
Se analizará ahora la materia descrita en la presente memoria con referencia a varias realizaciones de ejemplo. Estas realizaciones se analizan únicamente con el propósito de permitir que los expertos en la técnica comprendan mejor y, por lo tanto, implementen la materia descrita en la presente memoria, en lugar de sugerir limitaciones en el alcance de la materia.
El término "comprende" o "incluye" y sus variantes deben leerse como términos abiertos que significan "incluye, pero no se limita a". El término "o" debe leerse como "y/o" a menos que el contexto indique claramente lo contrario. El término "basándose en" debe leerse como "basándose al menos en parte en". El término "ser operable para" significa que una función, una acción, un movimiento o un estado se pueden lograr mediante una operación inducida por un usuario o un mecanismo externo. El término "una realización" debe leerse como "al menos una realización". El término "otra realización" debe leerse como "al menos otra realización".
A menos que se especifique o limite lo contrario, los términos "montado", "conectado", "soportado" y "acoplado" y variaciones de los mismos se utilizan de manera amplia y abarcan montajes, conexiones, soportes y acoplamientos directos e indirectos. Además, "conectado" y "acoplado" no están restringidos a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos. En la descripción siguiente, se utilizan números de referencia y etiquetas similares para describir partes iguales, similares o correspondientes en las figuras. A continuación se pueden incluir otras definiciones, explícitas e implícitas.
Como se mencionó anteriormente, existen principalmente dos métodos para generar una trayectoria de mecanizado robótico, a saber, programación manual (enseñanza) y programación fuera de línea. Sin embargo, ambos métodos tienen algunos inconvenientes y no pueden lograr el rendimiento de mecanizado requerido en muchos escenarios.
Específicamente, el método de programación fuera de línea genera una trayectoria de mecanizado a partir de un modelo de pieza de trabajo ideal que tiene un error de tamaño en comparación con el de una pieza de trabajo real. El método de programación manual desperdicia mucho tiempo y la calidad del procesamiento no será buena si aborda una pieza de trabajo compleja. Aunque se ha utilizado la tecnología de control previo en el mecanizado robótico, para las piezas de trabajo complejas no es fácil de manejar y requiere mucho tiempo de programación y procesamiento.
Según la presente descripción, se proporciona una solución para la generación y optimización inteligentes de trayectorias de mecanizado por robot. La solución combina la generación de la trayectoria fuera de línea basándose en un modelo 3D ideal y la optimización de la trayectoria en línea basándose en la retroalimentación de datos en tiempo real. La solución obtiene la posición de la herramienta en tiempo real que se puede utilizar para calcular el tamaño real de la pieza de trabajo y retroalimentación de la fuerza del proceso en tiempo real. Por un lado, utilizando la información de retroalimentación de un robot y otros parámetros especiales del proceso, la solución puede optimizar la trayectoria de procesamiento. Por otro lado, la solución puede monitorizar la calidad del procesamiento según la información de retroalimentación de un robot. A continuación se describirán en detalle realizaciones ejemplares de la presente descripción con referencia a las figuras.
La Fig. 1 ilustra un diagrama esquemático de un sistema 100 de mecanizado robótico en el que se pueden implementar algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción. Como se muestra en la Fig. 1, el sistema 100 de mecanizado robótico puede incluir un ordenador 110, un controlador 120, un robot 130 controlado por el controlador 120 y una caja 140 de medición de voltaje. El robot 130 puede incluir un sensor 131, tal como un sensor de fuerza, un sensor de posición, un sensor de distancia, o similares, y cualquier combinación de los mismos.
En funcionamiento, un usuario puede emplear el ordenador 110 para generar una trayectoria de mecanizado para que el robot 130 mecanice o procese una superficie objetivo de una pieza de trabajo. El ordenador 110 puede enviar la trayectoria de mecanizado generada y otras entradas del usuario al controlador 120 a través de un enlace 105 de comunicación. Como ejemplo, el enlace 105 de comunicación puede ser una conexión Ethernet, aunque también son posibles otros enlaces de comunicación. El controlador 120 puede controlar el robot 130 para que realice el mecanizado basándose en la trayectoria de mecanizado generada y otras entradas del usuario a través de un enlace 115 de comunicación, que puede ser una línea de señal, aunque también son posibles otros enlaces de comunicación. En algunos casos, el enlace 115 de comunicación también puede incluir una línea eléctrica para la transmisión de energía.
Bajo el control del controlador 120, el robot 130 puede sostener una herramienta de mecanizado (no mostrada en la Fig. 1) para mecanizar, por ejemplo, pulir o rectificar la superficie objetivo de la pieza de trabajo. En el mecanizado, el sensor 131 del robot 130 puede recopilar diversa información relacionada con la superficie objetivo de la pieza de trabajo, el robot 130 y la herramienta de mecanizado, por ejemplo, una fuerza de contacto aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo, una posición de la herramienta de mecanizado y/o el robot, una distancia entre la herramienta de mecanizado y/o el robot y la superficie objetivo, y/u otra información útil.
El sensor 131 del robot 130 puede convertir la información recopilada en una señal eléctrica, tal como una señal de voltaje. Esta señal de voltaje puede medirse mediante la caja 140 de medición de voltaje a través de un enlace 125 de comunicación. La señal de voltaje medida puede enviarse al controlador 120 a través de un enlace 135 de comunicación y luego puede convertirse en una señal de fuerza y/o par de torsión. La señal de fuerza y/o par de torsión convertida se envía al ordenador 110 a través del enlace 105 de comunicación. En base a la señal de fuerza y/o par de torsión medida, el ordenador 110 puede determinar la información en tiempo real relacionada con la pieza de trabajo.
Un experto en la técnica apreciará que la señal eléctrica generada por el sensor 131 también puede ser otra señal eléctrica distinta de la señal de voltaje, tal como una señal de corriente o similar. Además, debe entenderse que la Fig. 1 solo muestra varios componentes relacionados con la presente descripción y unidades particulares en estos componentes, y que las realizaciones de la presente descripción no se limitan a los mismos. En otras realizaciones, el sistema 100 de mecanizado robótico puede incluir más o menos componentes, componentes diferentes y unidades diferentes.
La Fig. 2 ilustra un diagrama de flujo de un método 200 de mecanizado robótico de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción. En algunas realizaciones, el método 200 se puede implementar en el ordenador 110 del sistema 100 de mecanizado robótico como se muestra en la Fig. 1, para que el robot 130 realice el mecanizado robótico a través de la herramienta de mecanizado. En algunas otras realizaciones, el método 200 también se puede implementar en otros componentes o en más de un componente del sistema 100 de mecanizado robótico.
En el bloque 210, el ordenador 110 determina una primera trayectoria de mecanizado diseñada basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar. Por ejemplo, la superficie objetivo puede pertenecer a una pieza de trabajo que se va a pulir o rectificar, y la superficie modelada puede proporcionarse mediante un modelo de CAD de la pieza de trabajo que puede importarse al ordenador 110. Luego, el ordenador 110 puede enviar los datos relacionados con la primera trayectoria de mecanizado diseñada al controlador 120. En respuesta, el controlador 120 puede calibrar primero la pieza de trabajo y la herramienta de mecanizado y luego controlar el robot 130 para que inicie el mecanizado.
En el bloque 220, el ordenador 110 hace que el robot 130 mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada, de una manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real. La manera adaptativa significa que donde la superficie modelada sea diferente de la superficie objetivo, se hace que el robot 130 siga la superficie objetivo para detectar el tamaño real de la superficie objetivo.
El robot funciona con fuerza controlada. El ordenador 110 hace que el robot 130 aplique una fuerza controlada a la superficie objetivo mediante una herramienta de mecanizado y hace que el robot 130 se mueva con una velocidad constante.
Con esta manera adaptativa, el ordenador 110 puede obtener los datos en tiempo real retroalimentados desde el controlador 120. Por ejemplo, el controlador 120 controla el robot 130 y también mide y contiene todos los datos relacionados con el robot 130. Así, el ordenador 110 puede obtener datos con respecto a la trayectoria de procesamiento real del robot 130 desde el controlador 120 automáticamente a través del enlace 115 de comunicación. Basándose en los datos de retroalimentación, es posible que el ordenador 110 optimice la trayectoria de mecanizado. Alternativamente, el ordenador 110 puede monitorizar la posición de la herramienta en tiempo real y analizar la desviación según los datos de retroalimentación, tales como los datos de posición de la herramienta, en el controlador 120.
En el bloque 230, el ordenador 110 determina una segunda trayectoria de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la trayectoria de mecanizado real y la primera trayectoria de mecanizado diseñada. En otras palabras, la primera trayectoria de mecanizado diseñada puede optimizarse para obtener la segunda trayectoria de mecanizado diseñada. A través de esta optimización de la trayectoria, el ordenador 110 puede calcular el tamaño real de la pieza de trabajo basándose en la retroalimentación en tiempo real, para eliminar la desviación de tamaño entre el modelo de la pieza de trabajo ideal y la pieza de trabajo real.
En particular, el ordenador 110 puede obtener, del robot 130, información de retroalimentación relativa a una posición de una herramienta de mecanizado sostenida por el robot 130 y/o a una fuerza aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo. Además, el ordenador 110 puede determinar la trayectoria de mecanizado real basándose en la información de retroalimentación. Como se indicó anteriormente, el robot 130 funciona de manera adaptativa, por lo que el ordenador 110 puede detectar la superficie real de la pieza de trabajo determinando la trayectoria de mecanizado real del robot 130. Además, basándose en la trayectoria de mecanizado real determinada, el ordenador 110 determina una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real. Basándose en la desviación, el ordenador 110 determina la segunda trayectoria de mecanizado diseñada, para generar una trayectoria de mecanizado optimizada.
En este sentido, existen varios escenarios posibles a la hora de determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada. A continuación se hace referencia a las Figs. 3 y 4 para describir cómo determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada en estos diferentes escenarios.
La Fig. 3 ilustra un diagrama esquemático que muestra que la superficie de la pieza de trabajo se va a mecanizar como la superficie modelada de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción. Como se muestra en la Fig. 3, según una selección del usuario, la herramienta 310 de mecanizado sostenida por el robot 130 puede controlarse para mecanizar la superficie de la pieza de trabajo como la superficie modelada, por ejemplo, que puede ser proporcionada por el modelo 3D de la pieza de trabajo. En otras palabras, el requisito del tamaño de procesamiento de la pieza de trabajo es relativamente alto.
La Fig. 4 ilustra un diagrama esquemático que muestra que la superficie de la pieza de trabajo se va a mecanizar como una superficie lisa de acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo de la presente descripción. Como se muestra en la Fig. 4, en contraste con el escenario representado en la Fig. 3, según la selección del usuario, la herramienta 310 de mecanizado sostenida por el robot 130 también puede controlarse para mecanizar la superficie de la pieza de trabajo como una superficie lisa, en lugar de la superficie modelada. En otras palabras, el requisito del tamaño de procesamiento de la pieza de trabajo es relativamente bajo.
Dependiendo de los dos diferentes requisitos de mecanizado, puede ser diferente cómo determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada. Por lo tanto, en algunas realizaciones, antes de determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada, el ordenador 110 puede determinar a partir de una entrada del usuario si la superficie objetivo se va a mecanizar como la superficie modelada o como una superficie lisa.
Si el ordenador 110 determina que la superficie objetivo se va a mecanizar como la superficie modelada, el ordenador 110 puede determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada optimizando la primera trayectoria de mecanizado basándose en la desviación. Es decir, el ordenador 110 puede optimizar la trayectoria de mecanizado o procesamiento para obtener el tamaño ideal de la pieza de trabajo mediante la desviación de tamaño calculada. De esta manera, el ordenador 110 puede optimizar iterativamente la trayectoria de mecanizado para que el robot 130 mecanice la superficie objetivo como la superficie modelada.
Además, si el ordenador 110 determina que la superficie objetivo se va a mecanizar como la superficie lisa, el ordenador 110 puede determinar la segunda trayectoria de mecanizado como la trayectoria de mecanizado real. Es decir, el ordenador 110 puede actualizar la trayectoria de mecanizado o procesamiento para ajustarse al tamaño real de la pieza de trabajo. De esta manera, el robot 130 sólo puede procesar la superficie objetivo para que sea lisa en lugar de procesarla para que sea la superficie modelada.
En algunas realizaciones, antes de determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada, el ordenador 110 puede determinar primero si una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real es mayor que una desviación umbral predeterminada, que puede ser establecida por el usuario según el entorno técnico particular y los requisitos de procesamiento. Si el ordenador 110 determina que la desviación es mayor que la desviación umbral predeterminada, el ordenador 110 puede entonces determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
Sin embargo, si el ordenador 110 determina que la desviación es menor o igual que la desviación umbral predeterminada, el ordenador 110 puede determinar completar el proceso de mecanizado del robot 130 sin optimizar adicionalmente la primera trayectoria de mecanizado diseñada. De esta manera, el sistema 100 de mecanizado robótico puede ahorrar muchas operaciones y recursos en caso de que la calidad de mecanizado o procesamiento lograda a través de la primera trayectoria de mecanizado diseñada sea aceptable.
En algunas realizaciones, el ordenador 110 puede hacer que el robot mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada. Para este fin, el ordenador 110 puede determinar primero si un requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que un umbral de lisura predeterminado, que puede ser establecido por el usuario según el entorno técnico particular y los requisitos de procesamiento.
Si el ordenador 110 determina que el requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que el umbral de lisura predeterminado, el ordenador 110 puede hacer que el robot 130 mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada con una fuerza controlada aplicada por la herramienta de mecanizado sostenida por el robot 130 a la superficie objetivo mecanizada, porque el robot 130 con fuerza controlada puede realizar una superficie de mayor lisura que el robot 130 con posición controlada.
Si el ordenador 110 determina que el requisito de lisura es menor que el umbral de lisura predeterminado, el ordenador 110 puede hacer que el robot 130 mecanice la superficie objetivo mecanizada con una posición controlada de la herramienta de mecanizado. El funcionamiento del robot 130 con una posición controlada puede ahorrar tiempo en comparación con el funcionamiento con fuerza controlada. De esta manera, el ordenador 110 puede determinar emplear una manera de control diferente para que el robot 130 mecanice la superficie objetivo, para mejorar la eficiencia de todo el sistema 100 de mecanizado robótico.
En algunas realizaciones, el ordenador 110 puede monitorizar la calidad del mecanizado de la superficie objetivo mecanizada adicionalmente. Por ejemplo, el robot 130 puede llevar a cabo una monitorización de fuerza o una monitorización de la ubicación de la herramienta a través del sensor 131 y luego enviar la información de monitorización al ordenador 110 a través del controlador 120. En particular, el ordenador 110 puede obtener esta información o datos del controlador 120 cuando sea necesario. Alternativa o adicionalmente, el controlador 120 puede enviar la información o los datos al ordenador 110 en una actualización. En respuesta, el ordenador 110 puede determinar una calidad del mecanizado o procesamiento de la superficie objetivo mecanizada.
Además, el ordenador 110 puede comparar la calidad del mecanizado con una calidad umbral predeterminada, que puede ser establecida por el usuario según el entorno técnico particular y los requisitos de procesamiento. Si el ordenador 110 determina que la calidad del mecanizado es mayor o igual que la calidad umbral predeterminada, el ordenador 110 puede cesar el mecanizado por parte del robot 130. Por el contrario, si el ordenador 110 determina que la calidad del mecanizado es inferior a la calidad umbral predeterminada, el ordenador 110 puede optimizar adicionalmente la segunda trayectoria de mecanizado diseñada basándose en los datos de retroalimentación proporcionados por el robot 130.
La Fig. 5 ilustra un diagrama de bloques de un dispositivo 500 que puede utilizarse para implementar las realizaciones de ejemplo de la presente descripción. Como se muestra en la Fig. 5, el dispositivo 500 incluye una unidad central 501 de procesamiento (CPU, por sus siglas en inglés) que puede realizar diversas acciones y procesamientos apropiados basándose en instrucciones de programa informático almacenadas en una memoria 502 de sólo lectura (ROM, por sus siglas en inglés) o instrucciones de programa informático cargadas desde la unidad 508 de almacenamiento a una memoria 503 de acceso aleatorio (RAM, por sus siglas en inglés). En la RAM 503, se almacenan además varios programas y datos necesarios para el funcionamiento del dispositivo 500. La CPU 501, la ROM 502 y la RAM 503 están conectadas entre sí a través de un bus 504. También puede estar conectada al bus 504 una interfaz 505 de entrada/salida (E/S).
Una pluralidad de componentes en el dispositivo 500 están conectados a la interfaz 505 de E/S, incluida una unidad 506 de entrada, tal como un teclado, un ratón y similares; una unidad 507 de salida, tal como pantalla de varios tipos y altavoces; una unidad 508 de almacenamiento, tal como un disco magnético y un disco óptico; una unidad 509 de comunicación, tal como una tarjeta de red, un módem, un transceptor de comunicación inalámbrica, etc. La unidad 509 de comunicación permite que el dispositivo 500 intercambie información/datos con otros dispositivos a través de redes informáticas, tales como Internet y/o varias redes de telecomunicaciones.
Los procesos y procesamiento descritos anteriormente, el método 200 por ejemplo, pueden ser realizados por la CPU 501. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el método 200 puede implementarse como un programa de software informático que está contenido corporalmente en un medio legible por máquina, tal como una unidad 508 de almacenamiento. En algunas realizaciones, el programa informático puede cargarse y/o montarse parcial o totalmente en el dispositivo 500 mediante la ROM 502 y/o la unidad 509 de comunicación. Cuando el programa informático se carga en la RAM 503 y es ejecutado por la CPU 501, se pueden ejecutar una o más etapas del método 200 descrito anteriormente.
Con el método y aparato de mecanizado robótico de acuerdo con las realizaciones de ejemplo de la presente descripción, se puede proporcionar una programación de control de fuerza sencilla para una pieza de trabajo compleja, se puede eliminar la desviación de tamaño entre el modelo de pieza de trabajo ideal y la pieza de trabajo real, se puede reducir mucho el tiempo de programación y procesamiento del sistema de optimización inteligente, se puede evitar la posible deformación de la pieza de trabajo debido a una trayectoria y proceso irrazonables y también se puede aumentar el ciclo de vida de la herramienta de mecanizado.
Hay muchas otras ventajas de la solución presentada por las realizaciones de ejemplo de la presente descripción. Por ejemplo, es fácil de programar el control de fuerza del robot y está altamente automatizado. Específicamente, el sistema que emplea el método y aparato propuestos puede ser un sistema altamente automatizado que contiene generación de trayectorias, optimización de trayectorias y monitorización de calidad. La trayectoria de control de fuerza y otras trayectorias se pueden generar basándose en el modelo 3D. La trayectoria de procesamiento se puede optimizar basándose en los parámetros de procesamiento y los datos de retroalimentación del controlador. Además, puede lograr una mayor calidad de procesamiento y un bajo coste de tiempo y también puede ser fácil de usar para los ingenieros de aplicaciones.
La presente descripción también proporciona al menos un producto de programa informático almacenado de forma tangible en un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador. El producto de programa informático incluye instrucciones ejecutables por ordenador, tales como las incluidas en módulos de programa, que se ejecutan en un dispositivo en un procesador objetivo real o virtual, para llevar a cabo el proceso o método como se describe anteriormente con referencia a la Fig. 2. Generalmente, los módulos de programa incluyen rutinas, programas, bibliotecas, objetos, clases, componentes, estructuras de datos o similares que realizan tareas particulares o implementan tipos de datos abstractos particulares. La funcionalidad de los módulos de programa se puede combinar o dividir entre módulos de programa según se desee en diversas realizaciones. Las instrucciones ejecutables por máquina para módulos de programa se pueden ejecutar dentro de un dispositivo local o distribuido. En un dispositivo distribuido, los módulos de programa pueden estar ubicados tanto en medios de almacenamiento locales como remotos.
El código de programa para llevar a cabo métodos de la presente descripción puede escribirse en cualquier combinación de uno o más lenguajes de programación. Estos códigos de programa pueden proporcionarse a un procesador o controlador de un ordenador de uso general, ordenador de uso especial u otro aparato programable de procesamiento de datos, de modo que los códigos de programa, cuando sean ejecutados por el procesador o controlador, hagan que se implementen las funciones/operaciones especificadas en los diagramas de flujo y/o diagramas de bloques. El código de programa puede ejecutarse completamente en una máquina, parcialmente en la máquina, como un paquete de software independiente, parcialmente en la máquina y parcialmente en una máquina remota o completamente en la máquina o servidor remoto.
El código de programa anterior puede estar incorporado en un medio legible por máquina, que puede ser cualquier medio tangible que pueda contener o almacenar un programa para su uso por o en conexión con un sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones. El medio legible por máquina puede ser un medio de señal legible por máquina o un medio de almacenamiento legible por máquina. Un medio legible por máquina puede incluir, entre otros, un sistema, aparato o dispositivo electrónico, magnético, óptico, electromagnético, infrarrojo o semiconductor, o cualquier combinación adecuada de los anteriores. Ejemplos más específicos del medio de almacenamiento legible por máquina incluirían una conexión eléctrica que tenga uno o más cables, un disquete portátil de ordenador, un disco duro, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de sólo lectura (ROM), una memoria de sólo lectura programable y borrable (EPROM o memoria Flash), una fibra óptica, una memoria de sólo lectura de disco compacto portátil (CD-ROM), un dispositivo de almacenamiento óptico, un dispositivo de almacenamiento magnético o cualquier combinación adecuada de los anteriores.
Además, aunque las operaciones se representan en un orden particular, esto no debe entenderse como que requiere que dichas operaciones se realicen en el orden particular mostrado o en orden secuencial, o que se realicen todas las operaciones ilustradas, para lograr resultados deseables. En determinadas circunstancias, la multitarea y el procesamiento paralelo pueden resultar ventajosos. Del mismo modo, si bien en los análisis anteriores se incluyen varios detalles de implementación específicos, estos no deben interpretarse como limitaciones en el alcance de la presente descripción, sino más bien como descripciones de características que pueden ser específicas de realizaciones particulares.
Aunque la materia se ha descrito en un lenguaje específico de elementos estructurales y/o acciones metodológicas, debe entenderse que la materia definida en las reivindicaciones adjuntas no se limita necesariamente a los elementos o acciones específicos descritos anteriormente. Más bien, los elementos y acciones específicos descritos anteriormente se describen como formas de ejemplo de implementación de las reivindicaciones.
Claims (13)
1. Un método (200) de mecanizado robótico, que comprende:
determinar (210) una primera trayectoria de mecanizado diseñada, basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar;
hacer (220) que un robot (130) mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada, de una manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real, en donde, donde la superficie modelada sea diferente de la superficie objetivo, se hace que el robot (130) siga la superficie objetivo; y determinar (230) una segunda trayectoria de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la desviación entre la trayectoria de mecanizado real y la primera trayectoria de mecanizado diseñada, para generar una trayectoria de mecanizado optimizada,
en donde el robot (130) funciona con fuerza controlada, y hacer que el robot (130) mecanice comprende: hacer que el robot (130) aplique una fuerza controlada a la superficie objetivo mediante una herramienta de mecanizado; y
hacer que el robot (130) se mueva con una velocidad constante.
2. El método (200) de la reivindicación 1, en donde determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada comprende:
obtener, del robot (130), información de retroalimentación relativa a una posición de una herramienta de mecanizado sostenida por el robot (130) y/o a una fuerza aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo; determinar la trayectoria de mecanizado real basándose en la información de retroalimentación;
determinar una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real; y determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada basándose en la desviación.
3. El método (200) de la reivindicación 1, que comprende además:
hacer que el robot (130) mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada,
en donde hacer que el robot (130) mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada comprende preferiblemente:
en respuesta a determinar que un requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que un umbral de lisura predeterminado, hacer que el robot (130) mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada con una fuerza controlada aplicada por una herramienta de mecanizado sostenida por el robot (130) a la superficie objetivo mecanizada; y
en respuesta a determinar que el requisito de lisura es menor que el umbral de lisura predeterminado, hacer que el robot (130) mecanice la superficie objetivo mecanizada con una posición controlada de la herramienta de mecanizado.
4. El método (200) de la reivindicación 3, que comprende además:
monitorizar la calidad del mecanizado de la superficie objetivo mecanizada adicionalmente;
comparar la calidad del mecanizado con una calidad umbral predeterminada;
en respuesta a que la calidad del mecanizado sea mayor o igual que la calidad umbral predeterminada, cesar el mecanizado por parte del robot (130).
5. El método (200) de la reivindicación 1, en donde determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada comprende:
determinar si una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real es mayor que una desviación umbral predeterminada; y
en respuesta a que la desviación sea mayor que la desviación umbral predeterminada, determinar la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
6. Un dispositivo (500) de mecanizado robótico, que comprende:
al menos un procesador (501), y
al menos una memoria (502) que incluye instrucciones de programa informático, configuradas la al menos una memoria (502) y las instrucciones de programa informático, con el procesador (501), para hacer que el dispositivo (500):
determine una primera trayectoria de mecanizado diseñada, basándose en una superficie modelada para una superficie objetivo a mecanizar;
haga que un robot (130) mecanice la superficie objetivo basándose en la primera trayectoria de mecanizado diseñada, de una manera adaptativa para obtener una trayectoria de mecanizado real, en donde, donde la superficie modelada sea diferente de la superficie objetivo, se haga que el robot (130) siga la superficie objetivo; y determine una segunda trayectoria de mecanizado diseñada para la superficie objetivo basándose en la desviación entre la trayectoria de mecanizado real y la primera trayectoria de mecanizado diseñada, para generar una trayectoria de mecanizado optimizada,
en donde el robot (130) funciona con fuerza controlada, y la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo:
haga que el robot (130) aplique una fuerza controlada a la superficie objetivo mediante una herramienta de mecanizado; y
haga que el robot (130) se mueva con una velocidad constante.
7. El dispositivo (500) de la reivindicación 6, en donde la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo:
obtenga, del robot (130), información de retroalimentación relativa a una posición de una herramienta de mecanizado sostenida por el robot (130) y/o a una fuerza aplicada por la herramienta de mecanizado a la superficie objetivo; determine la trayectoria de mecanizado real basándose en la información de retroalimentación;
determine una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real; y determine la segunda trayectoria de mecanizado diseñada basándose en la desviación.
8. El dispositivo (500) de la reivindicación 6, en donde la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo:
haga que el robot (130) mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada basándose en la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
9. El dispositivo (500) de la reivindicación 8, en donde la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo:
en respuesta a determinar que un requisito de lisura para la superficie objetivo es mayor o igual que un umbral de lisura predeterminado, haga que el robot (130) mecanice adicionalmente la superficie objetivo mecanizada con una fuerza controlada aplicada por una herramienta de mecanizado sostenida por el robot (130) a la superficie objetivo mecanizada; y
en respuesta a determinar que el requisito de lisura es menor que el umbral de lisura predeterminado, haga que el robot (130) mecanice la superficie objetivo mecanizada con una posición controlada de la herramienta de mecanizado.
10. El dispositivo (500) de la reivindicación 8, en donde la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo: monitorice la calidad del mecanizado de la superficie objetivo mecanizada adicionalmente;
compare la calidad del mecanizado con una calidad umbral predeterminada;
en respuesta a que la calidad del mecanizado sea mayor o igual que la calidad umbral predeterminada, cese el mecanizado por parte del robot (130).
11. El dispositivo (500) de la reivindicación 6, en donde la al menos una memoria y las instrucciones de programa informático están además configuradas, con el procesador, para hacer que el dispositivo:
determine si una desviación entre la primera trayectoria de mecanizado diseñada y la trayectoria de mecanizado real es mayor que una desviación umbral predeterminada; y
en respuesta a que la desviación sea mayor que la desviación umbral predeterminada, determine la segunda trayectoria de mecanizado diseñada.
12. Un medio (502) legible por ordenador que tiene instrucciones almacenadas en el mismo; las instrucciones, cuando se ejecutan en al menos un procesador (501), hacen que el al menos un procesador (501) realice el método (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
13. Un producto de programa informático que está almacenado de forma tangible en un medio (502) de almacenamiento legible por ordenador y que comprende instrucciones que, cuando se ejecutan en al menos un procesador (501), hacen que el al menos un procesador (501) realice el método (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
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