[发明专利]一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法

摘要

一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法，步骤有仿真环境初始化及壁板模型更新检查；制孔区域划分及点位自动生成；定位钉管理；加工干涉检查与制孔顺序优化；仿真视频输出及离线代码生成。自动托架和机器人制孔系统的联动控制，同时进行壁板位置和机器人加工路径确定，减少机器人和壁板位置坐标变换次数，提高仿真效率。基于DELMIA二次开发技术，集成CATIA与DELMIA仿真模块，将模型统一到PPR结构树下进行操作，实现自动生成Tag点位、机器人加工路径自动优化、干涉检查等功能，提高仿真效率和准确度。通过调节壁板姿态和位置，实现难加工位置的加工可达性，从而减少壁板重新定位误差，实现加工的一致性和连续性。

主权项

1.一种包含自动托架的机器人制孔仿真与离线编程方法，其特征在于，步骤如下：步骤1)仿真环境初始化及壁板仿真模型更新检查基于MBPP平台选择机器人制孔工艺过程，调用工艺文件，工艺文件以xml格式存储；将工艺文件作为配套信息呈树状结构形式存储于工件的DELMIA环境下的PPR文件下的配套信息节点，完成仿真环境初始化；在系统调用壁板仿真模型文件时，自动检查模型孔位更新情况，并提示工艺人员更新信息；模型更新检查涉及到新旧壁板模型的对比，其中，旧版模型制孔点及定位点编号a1、a2……an在模型更改时由系统自动提取并以txt格式存储于系统指定位置，载入环境时系统自动提取新版模型制孔点及定位点编号b1、b2……bn，并将两者作对比，识别新增点位和删除点位；步骤2)制孔区域划分及点位自动生成根据步骤1)得到的DELMIA环境下的工艺文件配套信息，确定当前制孔过程的工艺要求、设计关重要素、定位参考点，为后续分区及路径规划做准备；基于工艺考量及设备可达性要求，按照如下规则进行制孔区域的自动划分及对应制孔区域的Tag点、TagGroup自动生成：规则1、按照设计下发工艺要求划分：设本次制孔工序壁板仿真模型为M1，壁板制孔后要保证孔位锪窝深度、孔径精度、设计定位点位置，制孔区域划分时优先考虑对于设计要求的保证，必须以设计定位点为起始进行分区，并考虑合适的工艺参数以达到设计的制孔要求；规则2、按照一次加工换刀次数最少划分：设M1壁板上本步工艺要求制取孔直径大小分别为d1、d2、d3，制孔数量分别为n1、n2、n3，在规则1的前提下将工艺人员选择壁板区域内相同孔径点位进行自动识别与处理，并生成与之对应的制孔Tag点及TagGroup；规则3、按照加工姿态最优及托架工位最少划分：设在机器人、自动托架组成的机器人制孔系统中，自动托架有s1、s2、s3三个位置刚度与强度最好，且对应三个位置机器人完成对制孔区域的全覆盖；系统优先判断在s1、s2、s3三个位置时，M1壁板上孔位是否全部制完，再分析采用某两个位置时能否制完，最后考虑采用特定位置的情况；步骤3)定位钉管理在经过步骤2)之后，M1壁板上的制孔点位已经划分成对应于不同TagGroup的区域p1、p2……pm，区域p1、p2……pm的首尾Tag点分别作为默认定位点存在；工艺人员根据壁板的结构要求及工艺分离面调整默认定位点，保证设计、当前制孔工步的工艺要求并保证加工效率；步骤4)加工干涉检查与制孔顺序优化在经过步骤3)以后，建立对应于机器人制孔任务的命令RobotTask‑1、RobotTask‑2……RobotTask‑m，其中机器人任务命令与制孔区域划分数量一致，驱动机器人执行RobotTask，在执行过程中系统随时判断机器人Rob‑1、制孔末端Drill‑1、工装夹具Fix、工件M1之间的干涉情况；初始制孔顺序与RobotTask的建立顺序一致，即制孔顺序为分别执行RobotTask‑1、RobotTask‑2……RobotTask‑m这m个机器人任务，而制孔顺序优化主要是以不同的RobotTask作为基本单元，基于以下规则对不同的RobTask的加工顺序进行优化以得到最优解：规则1、按照设计关键定位点进行划分：设计中的关键定位点是决定壁板加工精度的重要因素，在加工过程中需要优先保证；系统自动提取制孔点位中具有GJ标注的孔位并高亮显示，为后续制孔顺序优化提供参考；规则2、按照换刀次数最少进行规划：换刀次数是影响自动化制孔加工过程的主要因素，每次换刀前后机器人系统需要回到换刀姿态、到达试刀姿态、重新标定进行视觉系统、标定刀具系统、回到工作区域，因此换刀次数en最小是优化的主要指标；首先将制孔顺序按照统一直径进行划分，假设本次制孔工艺存在d1、d2、d3共3种直径孔，即将m个RobotTask划分成个d1直径孔径、个d2直径孔径、个d3直径孔径，m1+m2+m3＝m，达到按孔径划分的制孔孔位分类；规则3、按照同一工位优先加工进行规划：制孔工位转换是影响自动化制孔加工效率的又一重要因素，自动托架系统每转换一次工位，机器人系统便需要执行回零操作避免发生不必要的碰撞；系统按规则1、2执行后，在前述步骤2)的前提下，分别在自动托架处于s1、s2、s3三个位置时进行d1、d2、d3共3种孔径的仿真模型驱动，系统分别记录仿真过程中的时间t1、t2、t3，记录仿真过程中无法达到的制孔点孔位编号c1、c2……cs，记录制孔过程中制孔碰撞点位h1、h2……hs；当s/m＝10％时，工艺人员应采用两种姿态进行模拟，当h集中出现在s1、s2、s3其中某一种位置时，考虑采用两种姿态进行模拟；当两种姿态仍然不能满足上述条件时，考虑三种姿态进行模拟；步骤5)仿真视频输出及离线代码生成在经过步骤4)的制孔顺序优化后，驱动仿真过程并生成仿真视频与机器人伪代码；工艺人员手动选择待生成的机器人代码格式类型与模板，系统根据输入要求自动生成机器人执行代码并将当前PPR过程文件、制孔仿真视频以及可执行代码打包上传MBPP系统；DELMIA生成的伪代码缺少制孔过程中的必要信息，对伪代码进行处理与操作。