[发明专利]基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置及方法，该装置包括机器人、安装在所述机器人执行末端的拉丝工具和力控机构，所述拉丝工具包括用于对高铁白车身进行拉丝作业并形成所需表面纹路的拉丝滚轮，所述力控机构用于实时检测高铁白车身拉丝过程中的实际法向力，并据此控制机器人的进给速度和拉丝滚轮的旋转速度，以使实际法向力处于设定的参考力范围之内。本发明通过多机器人协调工作，尤其是通过力/位、视觉/拉丝力双重控制，实现高铁白车身拉丝的精细化控制，并代替传统的人工作业方式，有效降低人力资源的消耗。

技术领域

本发明属于工业机器人自动化加工技术领域，具体涉及一种基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置及方法。

背景技术

高铁是中国制造的一张黄金名片，被誉为“新四大发明”之一，代表整个国家的制造水平和科技实力，是一种国际影响力和国际地位的综合体现。白车身是高铁整车上最重要的大型复杂结构件，是高铁列车之“骨”，为先进轨道交通装备“重点产品”技术路线中的重要一环，其制造性能、可靠性直接影响着高铁列车的发展。

围绕高铁白车身自动化生产，国内外已在车身型材焊接、焊缝打磨、拉丝、腻子打磨、喷漆等制造工艺方面开展了大量的探索研究。然而人工比重大、作业环境恶劣、效率提升有限仍然是当前我国高铁白车身制造面临的瓶颈，这其中，以白车身拉丝尤为突出。拉丝是当前较流行的一种无涂装金属表面处理技术，主要用于替代传统的油漆涂装表面处理方法，能显著减少喷砂、防锈漆、腻子、中涂漆、面漆或是清漆施工工序间的质量隐患，并在节能减排、提升生产效率、改善作业环境等方面体现巨大优势。

在高铁拉丝自动化生产线上应用机器人技术为高铁的高效精确生产提供了新思路。其技术难题主要在于：1)最优轨迹规划；2)多机器人协调技术；3)机器人手眼闭环控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置及方法，它通过多机器人协调工作，尤其是通过力/位、视觉/拉丝力双重控制，实现高铁白车身拉丝的精细化控制，并代替传统的人工作业方式，有效降低人力资源的消耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置，包括机器人、安装在所述机器人执行末端的拉丝工具和力控机构，所述拉丝工具包括用于对高铁白车身进行拉丝作业并形成所需表面纹路的拉丝滚轮，所述力控机构用于实时检测高铁白车身拉丝过程中的实际法向力，并据此控制机器人的进给速度和拉丝滚轮的旋转速度，以使实际法向力处于设定的参考力范围之内。

按上述技术方案，所述力控机构包括力控传感器。

按上述技术方案，该装置还包括集成在所述拉丝工具上的视觉检测机构，所述视觉检测机构用于对拉丝后的高铁白车身表面平整度进行实时在线检测。

按上述技术方案，所述机器人包括机器人本体和机器人控制柜。

按上述技术方案，该装置还包括沿着高铁白车身长度方向设置的移动导轨，所述机器人放置于所述移动导轨上。

按上述技术方案，所述移动导轨设置于高铁白车身的两侧，每条移动导轨上放置至少两台机器人。

相应的，本发明还提供一种基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝方法，采用上述基于机器人手眼控制的高铁白车身自动化拉丝装置，包括以下步骤：

S1、根据高铁白车身的外部型面特征、表面拉丝纹路和平整度加工要求，选取适合的拉丝工具安装在机器人的执行末端；

S2、设定各个机器人的拉丝作业区域，并为机器人之间增设信号传输，避免出现机器人干涉与碰撞；

S3、根据高铁白车身表面不同区域的加工工艺要求，对负责加工不同区域的机器人设定相应的加工过程参数，并设定对应的表面平整度参考参数；