一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，涉及工件加工技术领域，包括以下步骤：S1、机器设备的布局处理：该布局包括了三个机器人，分别为激光打标机器人、数据扫描机器人以及切削机器人，上述的三个机器人依次围绕装夹平台排开，三个机器人相互之间形成120°，装夹平台及工件设置在其圆心位置。该应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，使用该方法设计出的机械系统主要针对复杂铸件，将原本多而复杂的工序流程，变得更有通用性、灵活性，系统更加模块化、简单化，同时装夹部位只需能够固定工件、旋转，不需设计有定位功能，且能够适用三台机器人不同的工位需求，节省大量的人工成本，提高工件的成品率、加工效率。

A method of using robot to improve the machining efficiency of complex casting

【技术实现步骤摘要】
一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法
本专利技术涉及工件加工
，具体而言，涉及一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法。
技术介绍
在铸造企业中，对新研发的零件首件进行划线检测，可以及时发现铸件尺寸形状上存在的问题同时划线也是机械加工中的一道重要工序，广泛用于单件或小批量生产，一般都是人工完成，很少有机器人协助完成划线。因为新产品的试制阶段不确定因素太多，一件或许就需要一个程序，且新产品多为单件多样。现阶段铸件在检测时可以利用三维扫描仪进行扫描得到该铸件的三维数据，在与设计图纸进行比对以此来检测铸件的形位尺寸和形状尺寸。但测出的数据不能代替加工时的划线，也不能找出缺陷对应实物的精确位置。为此，我们提出了一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，包括以下步骤：S1、机器设备的布局处理：该布局包括了三个机器人，分别为激光打标机器人、数据扫描机器人以及切削机器人，上述的三个机器人依次围绕装夹平台排开，三个机器人相互之间形成120°，装夹平台及工件设置在其圆心位置。S2、确定原始坐标系：将a标志点基准块固定在装夹平台上，该a标志点基准块的坐标作为整个机械系统的原始坐标系；S3、工件的分析处理：选择b标志点基准块在工件上找到合适的位置进行固定，在工件表面随机贴上三维扫描所需的标志点；S4、工件的扫描处理：对于过于复杂的工件可采用机器人扫描加人工辅助，工件的扫描位置可任意摆放，则需先扫描工件上的b标志点基准块，再扫描整个工件，使整个工件与b标志点基准块建立相对关系，得到工件的三维数据w，扫描完成后需要对数据进行后处理,删除杂点与多余数据、修补缺少，对于一般的复杂工件可直接固定在装夹平台上，由数据扫描机器人上的多个测距激光来确保机器人上的扫描仪与工件的距离，数据扫描机器人先扫描装夹平台上的a标志点基准块使数据扫描机器人与设备系统有相对应的位置关系，再使数据扫描机器人环绕工件扫描，得到三维数据r，扫描完成后需要对数据进行后处理，删除杂点与多余数据、修补缺少；S5、设计图与扫描数据最佳拟合对齐：对于过于复杂的工件，需要先将工件固定在装夹平台上，利用数据扫描机器人再次扫描工件和工件上的b标志点基准块和a标志点基准块，形成包含完整的a、b标志点基准块信息和部分工件的三维数据x。在系统软件分别倒入三维数据w和三维数据x，三维数据w自由移动与三维数据x最佳拟合对齐，舍去三维数据x，直接用三维数据w即可，再导入工件的设计图通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与三维数据w最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解，对于一般的复杂工件，在系统软件中导入已经扫描好的工件数据，再导入工件的设计图，通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与工件的扫描数据最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解；S6、确定基准面以及打标位置：通过阅读加工图纸可以确定在精加工时所用到的基准包括点、线、面、圆柱面以及圆锥面等，还有需要加工的面、孔、螺纹孔、法兰以及轴等，在系统软件中需要自动捕捉到工件设计图上的所有需加工的部位，然后一一对应到扫描的数据上；S7、工件的划线以及打标处理：激光打标机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工扫描点a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系，把S6中确认的所有基准线和所有已做标记的位置需要打标在工件上，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，所述十字标记的孔、轴等的中心位置，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，软件中需模拟运行，防止实际运行中相互碰撞；S8、切削确定的B切以及D切：首先切削机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工对点a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系，机器人自动做好路径规划，软件中模拟运行，防止实际运行中相互碰撞。然后在切削第五步中确定的B切以及D切。S9、二次装夹工件：如果因为夹具装夹的原因导致一些特征不能激光标记，不能切削的，则可重新翻转工件重新装夹，则需要重复S5-S8，在重复S4时需要利用S8中已经切削好的B切以及D切做为工件的扫描数据与工件的设计图重合对齐的基准，且必须限制6个自由度，这样才能保证两次加工的基准或打标的地方的相对位置不变。进一步优化本技术方案，所述S4中在对工件扫描处理前，先用标定板对扫描仪进行校准工作，对扫描仪的扫描精度进行精确校准，数据扫描机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工扫描a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系。进一步优化本技术方案，所述S5中最佳拟合对齐是现有的技术手段，通过软件计算分析两个数据的最大相同之处，然后固定一个数据，另一个可自由移动，再重合它们相同之处的数据。进一步优化本技术方案，所述S5中对于一般的复杂工件，三维数据r与a标志点基准块已有相对关系，最佳拟合对齐时固定不动，工件的设计图自由移动与三维数据r最佳拟合对齐。进一步优化本技术方案，所述S6中加工基准和加工部位在设计图纸时已在设计图上人工设置完成。进一步优化本技术方案，所述S6中的基准平面需要在工件的设计图上复制这一平面A，再偏移精加工时所需要的余量得到平面B，平面B在对应的扫描数据处切割扫描数据，形成的切割线为B线，则平面B向着平面A的方向为要保留的，反之是要切除的称作为B切，形成基准平面。进一步优化本技术方案，所述S6中的基准圆柱面需要在工件的设计图上复制这一圆柱面C，再偏移精加工时所需要的余量得到圆柱面D。则圆柱面D在对应的扫描数据处切割扫描数据，形成的切割线为D线。则圆柱面D向着圆柱面C的方向为要保留的，反之是要切除的称作为D切，形成基准圆柱面。进一步优化本技术方案，所述S6中的加工的孔、螺纹孔、法兰以及轴等在扫描数据上的位置，软件上会以十字标记的方式标出孔、轴等的中心位置，通过设计图上的十字标记沿着各自的轴线延长与描数据分别形成若干个相交十字线。与现有技术相比，本专利技术提供了一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，具备以下有益效果：该应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，使用该方法设计出的机械系统主要针对复杂铸件，将原本多而复杂的工序流程，变得更有通用性、灵活性，系统更加模块化、简单化，同时装夹部位只需能够固定工件、旋转，不需设计有定位功能，且能够适用三台机器人不同的工位需求，解决铸件在加工时前期的工作，代替传统铸件划线，和粗加工得到上其它机床的加工基准，从而节省大量的人工成本，提高工件的成品率、加工效率。附图说明图1为本专利技术提出的一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法的结构安放示意图；图2为本专利技术提出的一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法的一种工件示例设计图；图3为本专利技术提出的一种应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、机器设备的布局处理：该布局包括了三个机器人，分别为激光打标机器人、数据扫描机器人以及切削机器人，上述的三个机器人依次围绕装夹平台排开，三个机器人相互之间形成120°，装夹平台及工件设置在其圆心位置。/nS2、确定原始坐标系：将a标志点基准块固定在装夹平台上，该a标志点基准块的坐标作为整个机械系统的原始坐标系；/nS3、工件的分析处理：选择b标志点基准块在工件上找到合适的位置进行固定，在工件表面随机贴上三维扫描所需的标志点；/nS4、工件的扫描处理：对于过于复杂的工件采用机器人扫描加人工辅助，工件的扫描位置可任意摆放，则需先扫描工件上的b标志点基准块，再扫描整个工件，使整个工件与b标志点基准块建立相对关系，得到工件的三维数据w，扫描完成后需要对数据进行后处理,删除杂点与多余数据、修补缺少，对于一般的复杂工件可直接固定在装夹平台上，由数据扫描机器人上的多个测距激光来确保机器人上的扫描仪与工件的距离，数据扫描机器人先扫描装夹平台上的a标志点基准块使数据扫描机器人与设备系统有相对应的位置关系，再使数据扫描机器人环绕工件扫描，得到三维数据r，扫描完成后需要对数据进行后处理，删除杂点与多余数据、修补缺少；/nS5、设计图与扫描数据最佳拟合对齐：对于过于复杂的工件，需要先将工件固定在装夹平台上，利用数据扫描机器人再次扫描工件和工件上的b标志点基准块和a标志点基准块，形成包含完整的a、b标志点基准块信息和部分工件的三维数据x。在系统软件分别倒入三维数据w和三维数据x，三维数据w自由移动与三维数据x最佳拟合对齐，舍去三维数据x，直接用三维数据w即可，再导入工件的设计图通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与三维数据w最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解，对于一般的复杂工件，在系统软件中导入已经扫描好的工件数据，再导入工件的设计图，通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与工件的扫描数据最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解；/nS6、确定基准面以及打标位置：通过阅读加工图纸可以确定在精加工时所用到的基准包括点、线、面、圆柱面以及圆锥面等，还有需要加工的面、孔、螺纹孔、法兰以及轴等，在系统软件中需要自动捕捉到工件设计图上的所有需加工的部位，然后一一对应到扫描的数据上；/nS7、工件的划线以及打标处理：激光打标机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工扫描点a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系，把S6中确认的所有基准线和所有已做标记的位置需要打标在工件上，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，所述十字标记的孔、轴等的中心位置，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，软件中需模拟运行，防止实际运行中相互碰撞；/nS8、切削确定的B切以及D切：首先切削机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工对点a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系，机器人自动做好路径规划，软件中模拟运行，防止实际运行中相互碰撞。然后在切削第五步中确定的B切以及D切。/nS9、二次装夹工件：如果因为夹具装夹的原因导致一些特征不能激光标记，不能切削的，则可重新翻转工件重新装夹，则需要重复S5-S8，在重复S4时需要利用S8中已经切削好的B切以及D切做为工件的扫描数据与工件的设计图重合对齐的基准，且必须限制6个自由度，这样才能保证两次加工的基准或打标的地方的相对位置不变。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应用机器人提高复杂铸件加工效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、机器设备的布局处理：该布局包括了三个机器人，分别为激光打标机器人、数据扫描机器人以及切削机器人，上述的三个机器人依次围绕装夹平台排开，三个机器人相互之间形成120°，装夹平台及工件设置在其圆心位置。
S2、确定原始坐标系：将a标志点基准块固定在装夹平台上，该a标志点基准块的坐标作为整个机械系统的原始坐标系；
S3、工件的分析处理：选择b标志点基准块在工件上找到合适的位置进行固定，在工件表面随机贴上三维扫描所需的标志点；
S4、工件的扫描处理：对于过于复杂的工件采用机器人扫描加人工辅助，工件的扫描位置可任意摆放，则需先扫描工件上的b标志点基准块，再扫描整个工件，使整个工件与b标志点基准块建立相对关系，得到工件的三维数据w，扫描完成后需要对数据进行后处理,删除杂点与多余数据、修补缺少，对于一般的复杂工件可直接固定在装夹平台上，由数据扫描机器人上的多个测距激光来确保机器人上的扫描仪与工件的距离，数据扫描机器人先扫描装夹平台上的a标志点基准块使数据扫描机器人与设备系统有相对应的位置关系，再使数据扫描机器人环绕工件扫描，得到三维数据r，扫描完成后需要对数据进行后处理，删除杂点与多余数据、修补缺少；
S5、设计图与扫描数据最佳拟合对齐：对于过于复杂的工件，需要先将工件固定在装夹平台上，利用数据扫描机器人再次扫描工件和工件上的b标志点基准块和a标志点基准块，形成包含完整的a、b标志点基准块信息和部分工件的三维数据x。在系统软件分别倒入三维数据w和三维数据x，三维数据w自由移动与三维数据x最佳拟合对齐，舍去三维数据x，直接用三维数据w即可，再导入工件的设计图通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与三维数据w最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解，对于一般的复杂工件，在系统软件中导入已经扫描好的工件数据，再导入工件的设计图，通过在系统软件中自由移动进行最佳拟合对齐使工件的设计图与工件的扫描数据最大限度的重合，并且形成色谱图便于人工分析了解；
S6、确定基准面以及打标位置：通过阅读加工图纸可以确定在精加工时所用到的基准包括点、线、面、圆柱面以及圆锥面等，还有需要加工的面、孔、螺纹孔、法兰以及轴等，在系统软件中需要自动捕捉到工件设计图上的所有需加工的部位，然后一一对应到扫描的数据上；
S7、工件的划线以及打标处理：激光打标机器人每次开机需要回机器人自己的零位，然后通过人工扫描点a标志点基准块来确定与机械系统原始坐标的关系，把S6中确认的所有基准线和所有已做标记的位置需要打标在工件上，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，所述十字标记的孔、轴等的中心位置，激光打标机器人会计算好路径，依次打在工件上，软件中需模拟运行，防止实际运行中相互碰撞；
S8、切削确定的B切以及D...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓杰，张晓蓝，
申请(专利权)人：孙晓杰，
类型：发明
国别省市：陕西;61