[发明专利]一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法

说明书

一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法，步骤有仿真环境初始化及壁板模型更新检查；制孔区域划分及点位自动生成；定位钉管理；加工干涉检查与制孔顺序优化；仿真视频输出及离线代码生成。自动托架和机器人制孔系统的联动控制，同时进行壁板位置和机器人加工路径确定，减少机器人和壁板位置坐标变换次数，提高仿真效率。基于DELMIA二次开发技术，集成CATIA与DELMIA仿真模块，将模型统一到PPR结构树下进行操作，实现自动生成Tag点位、机器人加工路径自动优化、干涉检查等功能，提高仿真效率和准确度。通过调节壁板姿态和位置，实现难加工位置的加工可达性，从而减少壁板重新定位误差，实现加工的一致性和连续性。

技术领域

本发明具体涉及一种含有自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法。用于实现飞机壁板自动化制孔过程中机器人与托架系统的协同运动、末端孔姿态规划、制孔序列仿真与优化以及离线代码的生成与检查，进而提高机器人制孔加工质量与加工效率，为实现高可靠性机器人自动制孔技术提供保障。

背景技术

在飞机壁板自动制孔过程中离线编程技术与自动化设备是密不可分的。采用离线编程形式，可以在不依赖现实加工环境与硬件设备的情况下，完成对加工任务的规划并对结果进行仿真、修正，最终编译为加工设备任务代码。离线编程的应用极大地提高了自动化加工的安全性，减少加工设备的停机时间，大大提高了工厂的生产效率，给自动化生产带来了巨大的经济效益。

目前，离线编程技术仅针对机器人运动仿真，在实际加工过程中，首先利用导轨和夹具将机器人或者壁板移动到固定位置，在利用离线编程控制机器人进行制孔操作。由于加工可达性限制，在整个壁板的制孔过程中，需要不断调整机器人或者壁板的位置，以实现难加工位置制孔操作，同时由于飞机多采用柔性壁板，在制孔过程中难免出现壁板加工变形的情况，这时仍然按照给定的程序进行制孔工艺就会产生制孔位置偏差和法向误差，严重影响制孔质量。专利CN103955168A就是一种基于DELMIA仿真的机器人制孔加工离线编程方法，该方法通过对孔进行分类，分别对不同孔类设定加工路径仿真及修正，并加载相应的切削工艺得到加工孔的最终加工程序。该方法侧重管理孔位信息、降低换刀次数、提高制孔效率，但只针对机器人进行离线仿真。专利CN105945942A介绍了一种机器人离线编程系统及方法，通过导入机器人、工装及加工产品数学模型，进行加工路径生成、机器人运动仿真和碰撞检测，最终得到机器人可执行文件。该专利只是描述了机器人离线编程的一般方法，适用于曲率较小的大型壁板。为了在加工小型较大曲率蒙皮壁板时，消除壁板或机器人移动误差，实现机器人全壁板加工可达性要求，本专利设计了具有两个自由度的自动托架和六自由度的机器人制孔系统，通过自动托架、机器人和上位机的联动控制实现小型大曲率蒙皮壁板自动制孔，快速实现机器人制孔最优姿态调整，同时满足壁板所有位置的加工要求，有效提高机器人制孔过程的加工效率和加工质量。

发明内容

为了解决现有机器人系统移动过程和重新定位误差以及离线编程过程复杂与可用性差等问题，本发明提供一种利用自动托架与机器人制孔系统联动控制，实现基于实际加工工艺的制孔点位自动拾取与定义、制孔顺序快速规划与仿真、路径干涉检查与优化、离线编程代码定制化开发与生成，切实指导机器人制孔过程的进行，显著减少机器人制孔点位规划时间、机器人执行代码验证时间，从而显著提高机器人制孔加工效率。

本发明的目技术方案：

一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法，该方法实现的主要步骤有：1)仿真环境初始化及壁板模型更新检查；2)制孔区域划分及点位自动生成；3)定位钉管理；4)加工干涉检查与制孔顺序优化；5)仿真视频输出及离线代码生成。

步骤1)将自动托架、机器人子系统和末端执行器作为资源导入到DELMIA仿真环境中，将壁板作为产品导入，壁板模型导入仿真环境时，系统根据孔位工艺信息自动对壁板模型进行更新检查，并提示工艺人员产品更改信息。