[发明专利]一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备和方法

说明书

本发明公开了一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备，包括浮动打磨工具操作浮动打磨工具的机械臂底座和用于放置待加工工件的转台；所述机械臂设置于底座的一侧，所述转台设置于底座的另一侧，所述机械臂上集成有浮动机构和测量头，在机械臂末端设有朝向转台的探针，所述转台上十字交叉且相互垂直的设有4个滑道，在每个滑道上均设有一个夹具，在夹具紧贴工件一侧内部设有位置传感器。本发明公开还公开了一种检测方法，通过两点一线、多点拟合成圆的原则，拟合出对应的外形轮廓段，以连续曲线的形式，显示在显示屏上，用以用以给操作人员确认目前产品的相关尺寸。本发明通过机器人和位移传感器实现自动采集工件尺寸数据。

技术领域

本发明涉及一种用于浮动打磨加工领域的机器人对大型圆柱类工件加工余量状态检测设备和方法。

背景技术

现在工业生产中，出于柔性化生产的考虑，机器人开始参与各种机加工领域的应用。但是机器人出于本身刚性的限制，大部分应用集中在打磨领域。

在打磨的过程中，对于来料尺寸不稳定的产品，往往我们需要对产品的毛坯尺寸进行检测，然后再给与机器人合适的磨削进给量。目前尺寸测量方法主要有通过摄像头检测自动检测、三维激光扫描以及量具测量。

摄像头测量会增加多余的费用，且对于较大的圆柱性产品测量时，摄像头的采集范围一般较小，并且对产品的轮廓度要求较高；三维激光扫描的测试能力很强，但是价格昂贵。以上两种方法不仅会增加大量费用，相关的测量单元也很占空间。且现场加工环境恶劣，对这种测量设备的影响很大。而通过普通量具测量，容易造成人为误差，无法实现自动化，且无法测量圆锥面。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备和方法，它通过机器人和位移传感器实现自动采集工件尺寸数据，并能够将数据输入系统进行分析计算。

实现上述目的的一种技术方案是：一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备，包括浮动打磨工具和操作浮动打磨工具的机械臂，还包括底座和用于放置待加工工件的转台；

所述机械臂设置于底座的一侧，所述转台设置于底座的另一侧，所述机械臂为六轴机械臂，其第六轴上集成有浮动机构和测量头，在机械臂末端设有朝向转台的探针，该探针可伸缩的与机械臂连接，所述转台上十字交叉且相互垂直的设有4个滑道，在每个滑道上均设有一个夹具，在夹具紧贴工件一侧内部设有位置传感器。

应用上述机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备的检测方法，包括如下步骤：

步骤1，将待加工工件放置于转台上，通过夹具进行夹持固定；

步骤2，通过测量头测量转台上4个夹具贴合工件所对应的四个产品坐标值，从而计算工件中心与转台中心的位置偏差值，然后调节夹具使得位置偏差值满足公差允许范围；

步骤3，探针以法向接近并触碰工件的轮廓边沿，然后沿工件的轮廓边在工件轴向位移，得到均布于工件外轮廓先上的基于机器人坐标系下的若干个空间点的位置；

步骤4，将得到的若干个空间点的位置的机器人坐标系进行基于工件测量基准平面的位置转换，得到工件测量基准平面上的若干个空间点坐标为P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、……、P_n(x_n,y_n)；

步骤5，对于工件轮廓线为直线的位置区域，根据两点式方法建立该直线的方程以表示工件的外轮廓：

步骤6，对于工件轮廓线为圆弧的位置区域，选定圆弧轮廓上的若干个点，利用最小二乘法进行该工件圆形轮廓的拟合，具体方法如下，以选定6个点为例：

若该圆的圆心坐标为O(A,B)，半径为R，则