[发明专利]一种基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法

说明书

本发明属于路径生成相关技术领域，其公开了一种基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法，该方法包括以下步骤：(1)将待加工薄壁零件的边界曲线均匀离散成原始路径点；(2)分别计算得到每个原始路径点的法矢量及切矢量；(3)法矢量及切矢量进行正交；(4)计算法矢量及切矢量的外积以得到当前路径点的外偏置矢量，并基于法矢量、切矢量及外偏置矢量建立路径点的游动坐标系；(5)基于游动坐标系对法矢量的方向进行光顺，同时调整游动坐标系；(6)基于外偏置矢量的转角方向及转角大小对外偏置矢量进行光顺；(7)对路径点进行外偏置，进而得到待加工薄壁零件的机器人加工路径。本发明易于实施，适用性较强。

技术领域

本发明属于路径生成相关技术领域，更具体地，涉及一种基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法。

背景技术

以机器人作为制造装备执行体，集成智能传感器，替代人类手工或者数控机床来实现大型复杂零件小余量铣削、磨削、制孔、钻铆已成为智能制造领域的前沿研究方向之一。小曲率薄壁零件由于其加工成型工艺以及后期装配的需求，往往留有一定的加工余量，如飞机蒙皮的口盖类零件，由于制造和装配误差的存在需要在蒙皮毛坯加工阶段留出一定的工艺余量，用于在装配时与相邻蒙皮相互修切。目前，小曲率薄壁零件的余量去除多采用人工修磨的方式，加工质量难以保证，一致性较差，当零件过大时容易超差。而采用机器人加工，可以有效提高大尺寸小曲率薄壁零件的加工效率和加工质量，对于中小尺寸的该类零件也可以有效提高加工一致性。

现阶段，机器人加工路径多是基于设计模型生成，与数控加工轨迹生成的方法类似，但是小曲率薄壁零件，其实际毛坯与设计模型可能有较大差距，且由于制造和装配误差的存在需要在零件毛坯加工阶段留出一定的工艺余量，用于修配，因此难以根据设计模型计算出相应的加工余量并生成相应的加工轨迹，限制了机器人加工的应用。相应地，本领域存在着发展一种易于实施的基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法，其基于小曲率薄壁零件的机器人路径加工路径的生成特点，研究及设计了一种易于实施的基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法。所述方法采用薄壁零件的边界曲线均匀离散生成加工路径点，并采用在线数字化测量所采集的薄壁零件原始测点数据计算路径点的法矢量、切矢量及外偏置矢量构建路径点的游动坐标，基于矢量变化的夹角大小和方向来光顺法矢量和外偏置矢量的变换，同时基于外偏置矢量来结合加工参数来进行多次偏置生成多圈沿薄壁零件边界外周的铣削切边加工路径，解决了薄壁零件难以根据设计模型进行加工的技术问题，易于实施，适用性较强。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于加工参数的薄壁零件机器人加工路径生成方法，该方法包括以下步骤：

(1)采集待加工薄壁零件的三维形貌测点数据，并基于所述三维形貌测点数据计算得到待加工薄壁零件的边界曲线，进而将所述边界曲线均匀离散成原始路径点；

(2)基于所述三维形貌测点数据及所述原始路径点分别计算得到每个原始路径点的法矢量及切矢量；

(3)保持所述法矢量的方向不变，在所述法矢量及所述切矢量所构成的平面内调整所述切矢量的方向，以使所述法矢量与调整后的所述法矢量正交；

(4)计算所述法矢量及调整后的所述切矢量的外积以得到当前路径点的外偏置矢量，并基于所述法矢量、所述切矢量及所述外偏置矢量建立路径点的游动坐标系；

(5)基于所述游动坐标系、所述法矢量的转角方向及转角大小对所述法矢量的方向进行光顺，同时调整所述游动坐标系；

(6)保持光顺后的法矢量的方向不变，基于调整后的所述游动坐标系、所述外偏置矢量的转角方向及转角大小对所述外偏置矢量进行光顺；