[发明专利]基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划方法，包括：对复杂曲面进行重建，以获得复杂曲面的几何模型文件；对该复杂曲面进行修补，以获得能够包含该复杂曲面的最小四边形曲面；根据表面粗糙度要求，选择路径间距值；在四边形曲面上生成四边形映射网格，取各网格节点作为打磨路径点，以生成z字形的打磨路径；对网格节点进行删减操作，删除属于四边形曲面但不属于修补前的复杂曲面上的路径点，以得到最终的打磨路径示意图。本发明还提供了一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划系统。

技术领域

本发明涉及机器人打磨抛光领域，尤其是涉及一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划方法及系统。

背景技术

工业场合中的路径规划通常由操作人员根据经验使用示教方法生成。近年来随着科学技术的进一步发展，形状复杂的零件在机器人打磨抛光应用中大量出现，零件复杂程度的增加导致传统的人工示教方法难以确保打磨抛光的粗糙度要求。

目前工业环境中大部分打磨抛光应用大都采用人工示教方法进行编程，即由操作人员使用示教器操作研抛机器人依次到达自由曲面的多个位置，并在示教器中对这些位置进行记录，之后启动机器人和打磨设备完成打磨和抛光作业。由于人工示教方法无法精确得知自由曲面表面点的位置情况，因此在人工示教的过程中通常根据操作人员的经验估计点的位置，这种选点方法缺乏数学依据，容易造成较大的路径曲线偏差，进而导致打磨设备在复杂曲面零件表面产生重复打磨和漏打磨的情况，严重影响工件表面粗糙度。

发明内容

本发明提供了一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划方法及系统，该方法能够快速生成复杂曲面上的打磨抛光路径，提高了工作效率，减少了零件表面粗糙度。

本发明所提供的一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划方法，包括：

步骤S1：对复杂曲面进行重建，以获得复杂曲面的几何模型文件；

步骤S2：对该复杂曲面进行修补，以获得能够包含该复杂曲面的最小四边形曲面；

步骤S3：根据表面粗糙度要求，选择路径间距值；

步骤S4：在四边形曲面上生成四边形映射网格，取各网格节点作为打磨路径点，以生成z字形的打磨路径；

步骤S5：对网格节点进行删减操作，删除属于四边形曲面但不属于修补前的复杂曲面上的路径点，以得到最终的打磨路径示意图。

其中，所述步骤S1中采用逆向工程方法来对复杂曲面进行重建，以得到复杂曲面的几何模型文件。

其中，所述步骤S3中，若打磨盘为半径为r的圆，则选择L＝3/2r作为路径间距。

其中，所述步骤S4中，通过使用有限元方法来在四边形曲面上生成四边形映射网格。

其中，所述步骤S5中还包括：在曲面上曲率变化超过预设值的地方增加若干路径点，并平分路径角度；在曲率变化未超过预设值的地方减少路径点数量。

本发明还提供了一种基于曲面修补的打磨抛光机器人的路径规划系统，包括几何模型建立单元、最小四边形曲面建立单元、路径间距计算单元、z字形打磨路径建立单元、网格节点删减单元及打磨路径生成单元；所述几何模型建立单元用于对复杂曲面进行重建，以获得复杂曲面的几何模型文件；所述最小四边形曲面建立单元对该曲面进行修补，以获得能够包含该曲面的最小四边形曲面；所述路径间距计算单元用于根据表面粗糙度要求，选择路径间距值；所述z字形打磨路径建立单元用于在四边形曲面上生成四边形映射网格，取各网格节点作为打磨路径点，规划节点次序，以生成z字形的打磨路径；所述网格节点删减单元用于对网格节点进行删减操作，删除属于四边形曲面但不属于修补前的复杂曲面上的路径点；所述打磨路径生成单元用于根据经过网格节点删减单元删减后得到的路径点，最终得到打磨路径点集合，进而生成打磨路径。