[发明专利]大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统及其作业方法

说明书

本发明涉及一种大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统及其作业方法，其采用对称式布局使两台重载六轴机器人协同作业，每台重载六轴机器人通过直线移动变位机构和旋转变位机构改变加工工位，通过视觉系统，对叶片进行定位及加工量的计算。本发明从根本上解决现有大型复杂曲面叶片成型技术存在的叶片薄弱区域、重叠区域无法实现机床铣削、人工型面磨抛成型、多次装卡及多次型面检测再加工的问题，铣削磨削及抛光作业过程中仅需对叶片进行一次装夹定位并提供在线检测型面功能，在保证加工精度的情况下，大大减少人工辅助，显著提高叶片成型效率，安全可靠，高效环保。

技术领域

本发明涉及一种大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统及其作业方法，属于工业智能机器人铣削磨削抛光加工领域。

技术背景

随着高新技术的发展，复杂曲面的应用也越来越广泛，其应用主要取决于两个方面：一方面是力学特性和功能的需要，使设备满足特定的性能要求，这就要求产品型面达到高精度的数学特征；另一方面是外观美学效果的需要，满足人们对产品外形的需求。复杂曲面的发展和实现，又取决于复杂曲面的设计技术和制造技术。复杂曲面实际应用十分广泛，如螺旋桨叶片、车体外型及发动机涡轮叶片均为复杂曲面。

大型复杂曲面叶片的铣削磨抛加工存在型面检测困难、铣削磨抛工艺复杂等特点。目前国内尚无支撑此类零件铣削磨抛加工的成熟自动化装备及工艺，长期以来一直采用机床铣削部分叶片，人工辅助铣削剩余部分，并对叶片进行磨抛的方法。所述方法效率低、劳动强度大、磨抛质量难以保证且粉尘污染严重。

移动机械手为一个复杂的多输入多输出、时变、强耦合的非线性系统，机械手+视觉引导检测+离线编程+力控技术+变位机构已逐渐成为机器人领域的一个研究热点，国内外企业均投入大量资本进行研究实践，以期占领工业机器人领域的制高点。基于此，目前国内外对于利用移动机械手(工业机器人)完成对大型复杂曲面叶片的成型作业的研究也在稳步进行。

CN107931682A公开了一种铣削船用螺旋桨叶片的机器人，然而，该机器人缺少型面检测装置及边缘切割装置，而且采用立式的加工方法又使其一次装夹仅能实现叶片的单侧加工，二次装夹带来定位误差，严重影响加工精度；CN107511745A公开了一种叶片加工多机器人智能协同作业设备，但该设备仅适用于小型单叶片的磨抛加工。

综上，现有曲面叶面成型技术主要针对叶片的磨抛加工、大型叶片的局部跟踪加工等方面，而在大型叶片铣削磨抛检测作业方面尚无系统性的技术方案。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统及其作业方法，解决了大型复杂曲面叶片铣削难题，大大减少人工辅助，避免了多次装卡及多次型面检测造成的误差，铣削磨抛作业过程中仅需对叶片进行一次装夹定位并提供在线检测型面功能，在保证加工精度的情况下，显著提高叶片成型效率，安全可靠，高效环保。

本发明的技术方案是：

一种大型复杂曲面叶片智能铣削磨抛多机器人作业系统，包括作业基础、重载六轴机器人、叶片安装机构、机器人控制柜和主电控柜，其技术要点是：所述作业基础中部开设有用于隐没待加工叶片部分浆叶的地坑，所述叶片安装机构为旋转变位机构且所述旋转变位机构包括用于安装待加工叶片的水平转轴、布置于地坑一侧且支撑水平转轴一端的床头箱、布置于地坑另一侧且支撑水平转轴另一端的床尾箱，所述地坑两侧另对称设有直线移动变位机构，每个直线移动变位机构上方分别布置一台重载六轴机器人，以使待加工叶片的浆叶两侧分别布置有重载六轴机器人，所述重载六轴机器人的手臂前端分别设有力控检测装置及快换装置，所述作业基础上方对应直线移动变位机构远离地坑侧的位置分别设有用于安置作业工具的工具架和用于安置铣削磨抛各类刀具的刀具库，重载六轴机器人分别配置有视觉系统，所述视觉系统包括工控机、PLC系统与负责叶片不同位置扫描工作的视觉检测装置，所述机器人控制柜、刀具库、工具架、直线移动变位机构、旋转变位机构、力控检测装置及视觉系统分别与主电控柜电连。