[发明专利]基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿系统及方法

说明书

本发明提供一种基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿系统及方法，系统包括机器人、PLC控制器、激光测距传感器、电主轴、安装板、工作台、工件和底座。激光测距传感器和电主轴通过安装板安装在机器人末端法兰盘并随之移动，激光测距传感器发射激光束平行于加工区域工件表面法线，通过激光测距传感器间歇性发射脉冲激光束，检测出机器人末端到工件表面的距离L1，根据L1与初始状态时机器人末端与工件所需切削后表面距离L2差值计算出切削深度，根据切削深度调整机器人末端位置，形成一种反馈机理，从而使得打磨刀具对工件表面保持相对稳定的切削深度。本发明能保持对铸件均衡打磨，提高打磨后铸件质量，有效防止了过度打磨和打磨不足。

技术领域

本发明属于打磨领域，涉及一种铸件打磨技术，具体涉及一种基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿系统及方法。

背景技术

随着中国制造2025的到来，机器人的应用越来越广泛。在航天航空，汽车等制造业中，零件多为复杂的铸造件。如汽车轮毂、发动机缸体、缸盖、曲轴、卡钳、支架、转向节，又比如飞机的机匣等零部件，需要对其浇冒口、飞边、毛刺进行打磨，采用机器人打磨能够提高加工效率、保证加工精度、降低打磨成本。由于机器人自动打磨针对的是所有零件而非单个零件，对起始点即铸造件的尺寸要求很高。因此打磨轨迹在自动打磨有着重要影响，轨迹的高低决定了加工后工件的表面质量。因而在实际应用常存在以下几个问题：1、铸造件的零件表面尺寸差异很大，不能保证机器人的走刀路径适用于所有同一部位，阻碍了机器人打磨的全自动化应用。2、铸造件的一致性差，每次装夹后零件位置有很大的偏差。3、不能自动找正，每次打磨之前都需要重新修改机器人的起始点，延长了加工时间。4、打磨时，机器人的走刀路径不符合当前待加工表面，如有很长一段时间的空行程，影响加工效率，又例如初次走刀切削深度过大，对刀具损伤加大，影响刀具寿命，加重道具成本。5、在加工时如遇到空行程的情况，就会造成打磨效果不明显，需二次打磨，延长了加工时间，降低了加工效率，若是遇到初次走刀切削深度过大的情况，就会造成整体打磨过多，从而伤害到零件的本体。6、在加工过程中，不能实时对加工余量进行检测和修正。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿系统及方法，该技术能够自动找正起始点，并实时检测和修改加工过程中轨迹，实现机器人高效率，高精度的完全自动化打磨。

一种基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿系统，其特征在于：包括六轴机器人、PLC控制器、激光测距传感器、电主轴、安装板、打磨刀具、工作台和底座，所述PLC控制器用于接收激光测距传感器测量的距离信号，并控制六轴机器人和电主轴动作，电主轴安装板通过螺栓和销固定在六轴机器人执行末端，电主轴通过螺栓和销固定在电主轴安装板上激光测距传感器安装在安装板上，打磨刀具安装在电主轴上，待打磨的工件通过夹具固定在工作台上，所述激光测距传感器间歇性发射脉冲激光束，检测打磨刀具与工件表面之间的距离L1，定义打磨刀具位于初始位置时，六轴机器人执行末端与工件所需切削后表面距离为L2，根据L1和L2差值计算出切削深度，根据切削深度调整机器人的姿态，以保证刀具的切削深度在误差允许的范围内。

一种基于机器人的铸件打磨轨迹在线补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过PLC控制器调整六轴机器人位置，使得打磨刀具对准工件打磨起始点，定义打磨刀具位于初始位置时，六轴机器人执行末端与工件所需切削后表面距离为L2；

步骤2、开始打磨，并通过激光测距传感器间隙式测量机器人执行末端到工件表面的距离L1，根据L1和L2差值计算出初始切削深度e₀，并把数据传至PLC控制器；

步骤3、PLC控制端将距离数据传送给六轴机器人，通过机器人的判断程序检测当前机器人的位置是否在要的保证的距离L1允许的范围内；