[发明专利]一种弯管机器人的加工轨迹控制方法

说明书

本发明公开了一种弯管机器人的加工轨迹控制方法，涉及管件加工轨迹的技术领域。通过建立机器人加工管件的轨迹模型及干涉区的检测保护，可以快速实现管件两端的加工，适应当前高速、全自动、多样化管件加工的需求。按以下步骤进行：建立用户坐标系；建立管件空间坐标模型；将管件的三维坐标点数据作为原始数据输入弯管参数模型和机器人运动模型，建立机器人弯管加工路径，生成机器人弯管加工轨迹程序；执行所述机器人弯管加工轨迹程序；开启干涉保护检测功能。能够有效解决管件已加工端与弯管工作台之间存在的干涉保护问题。

技术领域

本发明涉及管件加工轨迹的技术领域，具体是说涉及一种弯管机器人的加工轨迹控制方法。

背景技术

管件弯曲成形是将毛坯管件加工成一定弯曲半径、一定弯曲角度和形状的成型过程，主要分为平面弯曲件和空间弯曲件，成型件目前已在各工业领域得到广泛应用。

已知的管件加工工作站主要是使用工业机器人和伺服弯管专机设备对管件成型进行加工，加工流程的核心由伺服弯管设备完成，机器人辅助弯管设备，负责上下料作业，弯管设备的移动轴控制送料距离，旋转轴控制管件的旋转角度，弯曲轴控制管件的成型角度，夹模轴和导模轴负责夹紧或者松开管件，该过程的核心加工数据主要是根据给定的数模和管件三维坐标点XYZ，在用户界面输入原始数据，由可编程逻辑控制器计算加工数据。

现有的伺服弯管专机设备比较适合对管件的一端进行加工，要快速实现管件两端的加工比较困难，其中，机器人只是负责工件上下料的简单作业，难以适应当前高速、全自动、多样化管件加工的需求，也难以达到智能制造转型升级的要求。另一个劣势是由于弯管设备专机运动空间比较受限，多轴运动比较简单，自由度少，无法与机器人多自由度、灵活的运动加工轨迹相比；另外，对于复杂的弯管加工工艺，管件已加工端与弯管工作台之间也很容易发生干涉。

对此，现有技术中提出采用弯管机器人执行管件弯曲成形的相关技术方案，比如申请号为“202010560608”、名为“一种机器人弯管加工方法及弯管加工装置”的中国发明专利以及申请号为“202110427742”、名为“一种弯管机器人轨迹控制及成形加工方法”的中国发明专利申请，二者分别描述的是管件加工过程中的形变改善的方法和管件加工过程中的回弹控制过程，二者都属于材料弹性形变相关内容；但对于弯管机器人的加工轨迹的控制，尤其机器人加工管件所需要执行的位置和姿态是一直难以把握；因此，如何对弯管机器人的加工轨迹进行控制，并可以有效避免管件已加工端与弯管工作台之间干涉就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种弯管机器人的加工轨迹控制方法，通过建立机器人加工管件的轨迹模型及干涉区的检测保护，可以快速实现管件两端的加工，适应当前高速、全自动、多样化管件加工的需求，且完全能够满足管件加工的精度要求，有效避免了管件已加工端与弯管工作台之间的干涉问题；另外，实现了一台机器人替换现有的弯管设备配套机器人的模式，使机器人完全独立承担整个弯管工艺要求。

本发明的技术方案为：按以下步骤进行：

步骤1：建立用户坐标系；

用户坐标系的原点位于固定在弯管工作台上的标定板的正中心位置，用户坐标系的Z轴方向垂直朝上，用户坐标系的Y轴方向朝向管件的内侧方向，用户坐标系的X轴基于右手法则，与Y轴、Z轴互相垂直；

所述标定板为用户坐标系的标定工具，在管件加工前固定连接在弯管旋转轴线上，在管件加工时拆下。

步骤2：建立管件空间坐标模型；

步骤2建立管件空间坐标模型时，将管件当做中心对称体，横截面上的点关于中心对称，它的空间形状可以用中心线、管材外径、管材内径表示，待加工的管件的空间形状可以用绝对坐标和增量坐标描述。

步骤3：将管件的三维坐标点数据作为原始数据输入弯管参数模型和机器人运动模型，建立机器人弯管加工路径，生成机器人弯管加工轨迹程序；