[发明专利]机器人表面精加工的智能自动化

说明书

技术领域

本发明总体上涉及三维物体的机器人表面精加工。特别地，描述了用于机器人表面精加工三维物体表面以便在三维复杂形状上产生期望的表面精加工的智能自动化的方法、装置与系统。

背景技术

大批量制造的电子设备的增殖促进了用于包装这种设备的封装在功能性和美观设计实践两方面的创新。所制造的设备可以包括提供设备用户所期望的符合人体工程学的形状和美观视觉外观的部件。一种代表性的部件可以包括用于所制造设备的外壳；但是，这里所描述的实施方式也可以同等地应用到具有复杂表面并且需要严格一致表面精加工的其它三维物体。其它代表性的部件可以包括汽车车身面板、涡轮叶片、医疗植入体，等等。这些部件可以由多种材料构成，包括金属、金属合金、陶瓷、塑料和其它适于容纳电子部件的材料。电子设备的部件的外表面可以由一个或多个多轴机器人与计算机数控机械的组合来成形，而且可以既包括两维平坦区域又包括三维弯曲区域。外部件的精加工会需要精确和可重复的结果，来最小化跨该部件外表面的表面变化。表面精加工过程中的不完善会导致部件具有不可接受的外观或者，在有些情况下，被损害的机械完整性。

除了获得高质量、可重复结果的精加工，大批量制造还会需要部件精加工的最小时间。精加工部件不同区域的多个独立工具会需要比使用较少精加工工具时更多的附加制造时间，其中所述较少的精加工工具能够对平坦区域和三维弯曲区域都产生期望的精加工。为精加工工具确定三维运动路径和沿该三维运动路径施加到部件表面的适当接触力会需要大量的计算机模拟，来为部件获得一致的机械和一致的精加工表面。精加工工具可以跨三维部件的不同区域接触可变的表面区域，而且，如果精加工工具的接触不是在整个精加工过程中持续调整，则会导致可变的精加工，而不是一致的精加工。“离线的”三维运动路径计算和“实时的”动态路径调整可以组合起来，改善具有期望的表面精加工外观的表面精加工，而且还可以为大批量制造提供部件的一致机械属性。因此，存在对用于部件三维表面的机器人表面精加工的智能自动化从而导致一致的机械和可视表面精加工的方法、装置和系统的需求。

发明内容

在一种实施方式中，描述了用于成形物体的三维外表面的装置。该装置包括至少以下部件：精加工工具和定位组件。精加工工具配置成以设定的旋转速度旋转，以便磨擦物体表面的多个区域。定位组件配置成使精加工工具沿规定的路径接触物体表面的多个区域。所述物体表面的多个区域包括至少一个平坦区域和至少一个弯曲区域。定位组件沿规定路径利用可变的接触力轮廓(profile)使物体的表面接触精加工工具。

在一种实施方式中，描述了用于为精加工工具确定三维运动路径的方法。该方法包括至少以下步骤。创建物体的三维计算机辅助设计模型。选择所述计算机辅助设计模型表面的两个或多个区域上的一系列点和朝向。通过连接所选的一系列点和朝向创建三维运动路径。计算精加工工具与计算机辅助设计模型表面之间沿所述三维运动路径的接触轮廓。所述三维运动路径是基于所计算出的接触轮廓进行调整的。物体的所述两个或多个区域包括至少一个平面区域和至少一个弯曲区域。

在一种实施方式中，描述了用于为精加工工具确定三维运动路径的方法。该方法包括至少以下步骤。为精加工工具创建沿工件的三维计算机辅助设计模型表面的第一条三维运动路径。估计精加工工具与工件之间沿该第一条三维运动路径的可变接触压力轮廓。基于所估计出的可变接触压力轮廓与所述第一条三维运动路径计算第二条三维运动路径。该第二条三维运动路径在精加工工具与工件的两个或多个表面之间具有大致恒定的接触压力轮廓。

在一种实施方式中，描述了在非暂时性计算机可读介质中编码的计算机程序代码，所述代码用于成形物体的三维表面。该计算机程序代码包括至少以下计算机程序代码的片段。用于确定沿物体表面的额定三维运动路径的计算机程序代码。用于沿该额定运动路径操作精加工工具的计算机程序代码。用于测量由精加工工具上的精加工介质沿所述额定运动路径施加到物体表面上的实际力向量的计算机程序代码。用于比较所测量出的实际力向量与目标可变力向量的计算机程序代码。用于计算对所述额定运动路径的路径调整以便实现目标力向量的计算机程序代码。用于调整所述额定运动路径的计算机程序代码。

附图说明

通过参考以下描述并结合附图，本发明及其优点可以得到最好的理解。

图1说明了用于机器人表面精加工的智能自动化中的多个阶段。

图2A-B说明了现有技术的两维研磨系统。