[发明专利]一种实现精确力控制的刻线装置、方法及系统

权利要求书

1.一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，包括基座、多臂驱动机构、刻线机构、力传感器(4)、编码器组件、控制器和刻力计算模块；

所述多臂驱动机构与基座固定连接，多臂驱动机构上固定连接力传感器(4)、编码器组件和刻线机构；

所述基座的内部设置控制器，所述控制器分别与力传感器和编码器组件电联；

所述刻力计算模块与控制器通过无线网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述多臂驱动机构包括第一驱动臂、第二驱动臂和第三驱动臂(3)；

所述第一驱动臂一端与基座固定连接，另一端与第二驱动臂的一端固定连接，第二驱动臂的另一端与第三驱动臂(3)一端相连；

所述第三驱动臂(3)的另一端固定连接力传感器(4)和刻线机构。

3.根据权利要求2所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述编码器组件包括第一编码器(8)、第二编码器(10)、第三编码器(14)和第四编码器(11)；

所述第一编码器(8)与第三驱动臂(3)相连，所述第二编码器(10)设置在第二驱动臂与第三驱动臂(3)的连接处，所述第三编码器(14)设置在第一驱动臂和第二驱动臂的连接处，所述第四编码器(11)设置在基座的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述刻线机构包括刻座(5)和刻针(6)，所述刻座(5)的一端与力传感器(4)相连，另一端与刻针(6)相连。

5.根据权利要求1所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述基座的底部连接支撑板(2)，所述支撑板(2)上设置定位加紧机构(1)。

6.根据权利要求5所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述基座、支撑板(2)和定位加紧装置(1)上分别开设若干组相对应的通孔，用于调整固定位置。

7.根据权利要求6所述的一种实现精确力控制的刻线装置，其特征在于，所述定位加紧装置(1)上可拆卸的连接定位块，用于固定工件。

8.根据权利要求1-7任一项所述装置的刻线方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立所刻工件的几何模型，基于工件几何模型绘制刻线的形状和位置，生成刻线的形状和位置数据；

启动多臂驱动机构，检测到当前运动旋转的角度，并将检测到的角度数据与刻线的形状和位置数据进行对比，进行闭环反馈矫正，计算得出实际绘制刻线的运动关节角度、刻线的位置和刻线形状；

根据工件材料的硬度，计算得出绘制线所需的力，将绘制线所需的力与刻线机构作用在工件的表面产生的正应力进行对比，进行闭环反馈矫正，计算得出实际绘制刻线所需要的力；

基于得出的实际绘制刻线的运动关节角度、刻线位置、刻线形状和刻线力所需的数据进行刻线。

9.一种实现精确力控制的刻线系统，其特征在于，包括刻力计算模块、多臂驱动模块、控制模块、力传感模块、编码器模块和刻线模块；

所述刻力计算模块用于建立所刻工件的几何模型，并基于工件几何模型绘制刻线的形状和位置，生成刻线的形状和位置数据，同时根据工件材料的硬度，计算得出绘制线所需的力，并将数据传输给控制模块；

所述力传感器模块用于接收刻线模块与工件表面接触时的压力，并将压力值传输给控制模块；

所述编码器模块用于测量多臂驱动模块运动的关节角度，并将数据传输给控制模块；

所述控制模块用于将刻线形状和位置的数据与编码器模块传输的数据进行对比，进行闭环反馈矫正计算得出实际绘制刻线的运动关节角度、刻线的位置和形状；同时将刻线所需力的数据与力传感器模块传输的压力值对比，进行闭环反馈矫正，计算实际绘制刻线所需要的力，并向多臂驱动模块发出刻线指令。