[发明专利]大型自由曲面机器人打磨系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种大型自由曲面机器人打磨系统。

背景技术

目前大型自由曲面打磨抛光基本都是由人工手持作业工具靠经验来完成，这使得打磨压力和打磨路径很难保持均匀一致，严重影响到产品的打磨质量，同时，对于体积较大的工件，人工打磨速度有限，使得加工效率较低，而且打磨抛光的环境恶劣，严重威胁到劳动者的身体健康。

目前，在工业应用上，ABB、KUKA、FANUC等公司针对机器人打磨系统已经有了商品化的产品，但大多数是针对小型零件的打磨，对于大型自由曲面零件的打磨，目前还没有完善的机器人智能打磨系统的解决方案。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种大型自由曲面机器人打磨系统，所述系统包括：移动式龙门架、工业机器人、机器人控制柜、气动打磨头、视觉系统、气动控制柜、系统控制柜，所述大型自由曲面机器人打磨系统通过控制指令实现移动式龙门架和工业机器人的运动，并带动气动打磨头按照规划路径有效去除数控加工后留下的刀痕，使被加工零件表面获得较低的表面粗糙度和较高的形位精度，有效地降低了工人的劳动强度和生产成本，提高了模具表面质量与加工效率。

本发明提出的一种大型自由曲面机器人打磨系统包括：移动式龙门架、工业机器人4、气动打磨头5、视觉系统、机器人控制柜8、气动控制柜9和系统控制柜10，其中：

所述移动式龙门架用于使安装在其上的工业机器人4在三个方向上进行大范围移动；

所述工业机器人4固定安装在所述移动式龙门架的滑鞍部件3上，以通过所述移动式龙门架的滑鞍部件3、横梁部件6和立柱部件2的滑动实现三个方向上的大范围移动，并通过机器人控制柜8的控制指令带动气动打磨头5按照规划路径进行精确打磨；

所述气动打磨头5安装在所述工业机器人4上，用于通过压缩空气带动其端部的打磨工具高速转动，对零件自由曲面打磨，同时通过压缩空气实现柔顺力的控制，以对自由曲面进行均匀打磨；

所述视觉系统包括视频采集卡和工业相机7，其中，所述工业相机7安装在所述横梁部件6上，用于对被加工零件的基准进行精准标定，即零件基准识别和定位，为机器人路径规划提供参考基准；

所述机器人控制柜8用于生成控制指令，控制工业机器人4带动气动打磨头5按照事先规划的路径进行运动；

所述气动控制柜9根据系统控制柜10发出的指令控制其内部气动回路实现对所述气动打磨头5旋转运动和柔顺力的控制；

所述系统控制柜10用于进行机器人运动学与动力学的离线解算、与所述机器人控制柜8进行通讯、对移动式龙门架伺服电机进行控制、对气动回路进行控制、图像采集和处理以及人机对话。

本发明打磨系统的有益效果有：(1)气动主轴与被加工表面的打磨压力易于控制，并能保证打磨过程打磨压力大小始终保持一致，有效保证零件的打磨去除量，同时气动主轴还具备打磨工具磨损自动补偿功能，使打磨过程可以持续进行；(2)本发明采用法向打磨力控制技术，通过机器人路径规划使打磨压力始终保持在被加工表面的法线方向上，有效地保证自由曲面打磨精度和打磨质量一致性；(3)本发明采用基准精准标定技术，采用全局视觉方式检测被加工零件的基准，利用非线性标定方法对视觉系统进行手眼标定，快速准确地标定零件基准；(4)采用PROFIBUS总线技术，实现了控制系统与机器人控制器间的实时通信，使系统测控方便且拓展性好；(5)本发明可以实现单个大面积自由曲面零件的打磨，也可以实现多个同样零件的批量打磨，具备较高的打磨效率。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的打磨系统的结构示意图。

图2为根据本发明一实施例的工作台结构示意图。

图3为根据本发明一实施例的立柱结构示意图。

图4为根据本发明一实施例的横梁结构示意图。

图5为根据本发明一实施例的滑鞍结构示意图。

图6为根据本发明一实施例的气动打磨头结构示意图。

图7为根据本发明一实施例的控制系统组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提出了一种大型自由曲面机器人打磨系统，其通过集成工业机器人、移动式龙门架和气动打磨头，可实现对大型自由曲面零件的打磨，或对多个同类型的零件进行批量打磨，有效地提高了生产效率。