[发明专利]一种用于板状结构件焊缝自动柔性打磨系统和打磨方法

说明书

一种用于板状结构件焊缝自动柔性打磨系统和打磨方法，包括机械手、力控单元、打磨装置、线扫激光传感器和控制系统；机械手的尾端与数控基座相连接；力控单元固定连接在机械手的头端；打磨装置与力控单元相连接；线扫激光传感器固定安装在打磨装置的外侧面；控制系统的控制端分别与机械手、力控单元和打磨装置相连；线扫激光传感器的信号输出端与控制系统的信号输入端相连；其打磨方法包括焊缝的录入；焊缝的解析；焊缝的现场轮廓获取；变姿打磨和主动式浮动打磨。本发明克服了现有技术的不足，通过参数形式导入理论焊缝数据，即可实现自动打磨，无需人工示教。使用难度低，无需专业工艺和技术人员，普通操作人员即可实现设备运行。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及柔性打磨系统，具体涉及一种用于板状结构件焊缝自动柔性打磨系统和打磨方法。

背景技术

轨交和工程机械产品的板状机构件制造工序涉及大量的焊缝打磨工作，由于板件焊接后普遍存在着尺寸偏差，整体变形等一系列共性客观的情况，现有的作业方式绝大多数都是人工打磨。焊缝打磨要求的焊缝去除量大，因而不但效率低下，且产生的噪音和粉尘不利于工人健康，因此实现自动化柔性打磨是用户的迫切需求。目前虽然有机器人打磨应用的介入，但都只是根据实际工艺要求做定制化开发，无法兼容多种产品，且由于板件焊接后的尺寸一致性差，打磨效果均达不到理想状态。本发明就是针对板状结构件焊接后的焊缝打磨而提出的解决系统。

传统的自动打磨系统包括机械手、力控单元、打磨装置和控制系统进行打磨；其在实施过程主要是靠人工操作机器人沿着焊缝轨迹移动，移动中确保打磨工具以一定力贴合焊缝，期间分别选取若干个点进行机器人的轨迹示教；再记录当前焊缝轨迹存入机器人程序中；由控制系统调用当前机器人程序，机器人携带力控单元和打磨头沿着记录的焊缝轨迹对焊缝进行打磨。

因此现有的技术方案存在以下缺陷：

1）焊缝打磨轨迹需要人工频繁示教，耗费大量人力；

2）板件焊接后焊缝一致性差，示教轨迹不能跟踪焊缝的实际形状调整打磨姿态，打磨质量不可控；

3）不能根据焊缝实际体积和高度实时调整打磨参数，打磨效率低；

4）需针对单一产品定制化开发，无法兼容多种产品；

5）单流程作业模式，无参数化打磨，产品换型需要大量调整工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于板状结构件焊缝自动柔性打磨系统和打磨方法，克服了现有技术的不足，通过参数形式导入理论焊缝数据，即可实现自动打磨，无需人工示教。使用难度低，无需专业工艺和技术人员，普通操作人员即可实现设备运行。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于板状结构件焊缝自动柔性打磨系统，包括机械手、力控单元、打磨装置、线扫激光传感器和控制系统；

所述机械手的尾端与数控基座相连接，通过机械手 带动线扫激光传感器进行移动扫描，并带动力控单元和打磨装置进行移动打磨；

所述力控单元固定连接在机械手的头端，通过力控单元控制打磨装置的端部刀具与焊缝的接触作用力；

所述打磨装置与力控单元相连接，通过打磨装置带动其端部刀具高速旋转，对焊缝进行铣削和抛光；

所述线扫激光传感器固定安装在打磨装置的外侧面，通过机械手 带动线扫激光传感器对焊缝进行轮廓扫描；

所述控制系统的控制端分别与机械手、力控单元和打磨装置相连，用于控制机械手、力控单元和打磨装置的运行；所述线扫激光传感器的信号输出端与控制系统的信号输入端相连，用于获取焊缝轮廓信息。

本发明还公开了一种利用上述的柔性打磨系统进行打磨的方法，包括以下步骤：

步骤S1：焊缝的录入；根据客户提供的产品焊缝设计图，获得每条焊缝的焊头坐标信息和焊尾坐标信息；并将焊缝坐标信息录入Excel表，同时配置每条焊缝使用的加工刀具，形成Excel任务清单文件输出；