本发明专利技术公开了一种用于机器人末端的打磨装置及其打磨方法，结构包括打磨工作台、机械臂、音圈电机、光栅尺、打磨电机、打磨片、工件夹持装置、图像采集装置，机械臂固定在打磨工作台上，机械臂的末端通过“L”型转换底板固定音圈电机的永磁体，同时通过弹簧连接音圈电机的电枢，光栅尺与音圈电机平行安装，打磨电机与音圈电机的电枢末端通过连接杆连接，打磨片安装在打磨电机的输出端，工件夹持装置安装在打磨工作台上，且装配在机械臂的工作范围之内，图像采集装置与工件夹持装置安装在同一平面上。本发明专利技术提出了一种利用音圈电机控制打磨力的装置与打磨方法，结构简单，同时可以输出较高稳定性的打磨力，实现高质量的打磨。实现高质量的打磨。实现高质量的打磨。
【技术实现步骤摘要】
一种用于机器人末端的打磨装置及其打磨方法
[0001]本专利技术涉及工业级零部件的打磨加工领域，尤其涉及一种用于机器人末端的打磨装置及其打磨方法。
技术介绍
[0002]工业领域对工件的加工打磨要求，随着技术的快速发展以及越来越高的品质需求，逐渐将工件表面的打磨效果作为评判产品质量水平的标准之一，打磨现场所带来的噪声污染与粉尘污染对操作者的身体健康造成了巨大的影响，另外，近年来工业机器人技术在各个领域快速普及，这些因素的综合作用之下，促使大量技术人员利用工业机器人来逐渐取代传统的人力操作，从而既保证了生产效率与生产安全，同时也节省了大量的人力成本。
[0003]中国专利号为CN202020899126.8所公开的一种可调恒力打磨工具和打磨机器人，提出了一种由气缸组件来控制打磨力的末端执行器，实现对打磨力的调整，针对性解决因打磨力过大导致的磨片与电机主轴损坏，以及打磨力过小导致的打磨效果不理想，其不足之处是气缸对力的控制精度不高，且在低速运动时，气缸的稳定性不高，而且对环境的要求比较高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种用于机器人末端的打磨装置，其结构包括打磨工作台、机械臂、音圈电机、光栅尺、打磨电机、打磨片、工件夹持装置、图像采集装置，通过音圈电机与光栅尺的组合，利用音圈电机简单的结构与工作原理，实现输出的打磨力，响应快，稳定性高，而且打磨力的控制精度高。
[0005]本专利技术为实现上述技术目的所采用的技术方案是：一种用于机器人末端的打磨装置，该打磨装置包括打磨工作台、机械臂、音圈电机、光栅尺、打磨电机、打磨片、工件夹持装置、图像采集装置，所述机械臂固定在所述打磨工作台上，所述机械臂的末端与所述音圈电机的永磁体固定连接，同时通过弹簧连接所述音圈电机的电枢，所述光栅尺与所述音圈电机的电枢平行安装，所述打磨电机与所述音圈电机的电枢末端通过连接杆连接，所述打磨片安装在所述打磨电机的输出端，所述工件夹持装置安装在所述打磨工作台上，且装配在所述机械臂的工作范围之内，所述图像采集装置与所述工件夹持装置安装在同一平面上。
[0006]进一步地，所述音圈电机的永磁体是圆柱体结构，通过一个“L”形转换底板固定在所述机械臂的末端，且所述音圈电机的永磁体固定在所述“L”形转换底板较短一端的平面中心处。
[0007]进一步地，所述音圈电机的电枢是空心薄壁圆桶结构，并且固定在一个平板上，所述平板的底部中心处固定一个滑块，在所述“L”形转换底板较长一端平面上固定直线滑轨，将所述滑块与所述直线滑轨组合在一起，且所述电枢与所述永磁体所在的中心轴为同一中心轴。
[0008]进一步地，所述光栅尺由标尺光栅与光栅读数头组成，所述标尺光栅采用紧固件固定在所述平板的一侧。
[0009]进一步地，所述光栅读数头固定安装在所述“L”形转换底板较长一端平面上，与所述标尺光栅正面相对且平行安装，同时位于所述电枢的左下方。
[0010]进一步地，所述打磨电机的输出端通过紧固件固定连接所述打磨片，同时将打磨电机控制线与所述核心控制器的控制端口连接。
[0011]进一步地，所述工件夹持装置左侧固定一个待打磨工件表面清洗装置，所述待打磨工件表面清洗装置与气泵连接，并将气泵控制线与所述核心控制器的控制端连接。
[0012]进一步地，所述图像采集装置采用CCD工业相机，所述CCD工业相机镜头上端固定一个除尘装置，所述除尘装置与所述气泵连接，并将所述气泵控制线与所述核心控制器的控制端连接。
[0013]进一步地，实现所述的一种用于机器人末端的打磨装置的打磨方法包括如下步骤：（1）给所述打磨装置通电，将所述待打磨工件固定在所述工件夹持装置上，通过在线编程软件输入原点坐标值，输入指令完成后，所述机械臂开始执行指令，运行到原点位置；（2）所述机械臂移动到原点位置后，通过RS
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485串口通讯，使得所述核心控制器接收到来自所述机械臂的运行完成指令，再通过所述核心控制器的I/O口发出高电平信号来控制所述音圈电机开始运行；（3）根据所述待打磨工件的材料种类，建立所述待打磨工件的材料种类与线圈通电电流之间的数据库，根据公式式中：Fm表示输出打磨力、Fn表示所述电枢在通入电流后产生的竖直方向上的力、G表示所述电枢的竖直方向上的重力、f表示所述电枢在运动过程中引起所述弹簧形变产生的竖直向上的弹力，根据所述线圈通电电流I与输出打磨力Fm之间的线性关系，建立所述待打磨工件的材料种类与所述线圈通电电流之间的数据库，通过在线编程软件输入所述待打磨工件的材料种类，所述核心控制器依据输入的所述待打磨工件的材料种类，输出所述线圈通电电流；（4）所述核心控制器利用脉冲宽度调制技术，通过调节线圈两端导通时间的占空比，使得所述线圈两端输出步骤（3）得到的所述线圈通电电流值，并通过所述核心控制器的电流单闭环控制算法对所述线圈通电电流值进行调节，实现了所述线圈通电电流稳定的输出，所述核心控制器输出的所述线圈通电电流通过控制所述音圈电机的驱动模块，驱动所述音圈电机稳定的运行，与此同时所述打磨电机开始运行，所述打磨电机带动所述打磨片恒速转动开始对所述待打磨工件进行打磨；（5）利用所述CCD工业相机，将打磨过程中，所述待打磨工件上表面打磨产生的磨削粉尘通过图像形式记录下来，每隔30s先利用所述除尘装置对所述CCD工业相机镜头进行除尘操作，然后采集所述待打磨工件上表面的图像，所述待打磨工件表面清洗装置在所述CCD工业相机每次采集完所述图像后，利用所述待打磨工件表面清洗装置的气泵吹扫所述
待打磨工件上表面，然后将所述图像的数据传输给所述核心控制器，将每次采集的所述图像与未打磨时采集的图像进行对比，利用余弦相似度算法，将所述未打磨时采集的图像表示成一个向量A，将每隔30s采集的所述图像表示成另一个向量B，通过计算向量A与向量B之间夹角α的余弦值来表征两张图片的相似度，根据两个向量间余弦值的输出，来判断两幅图像的相似度，进而判断打磨是否完成，当两个向量间余弦值小于0.6时，表示两幅图像的相似度较弱，打磨还未完成，继续对同一打磨点进行打磨，当两个向量间余弦值在0.6
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1.0之间时，表示两幅图像的相似度较强，判定打磨完成，移动所述待打磨工件到下一个打磨点，按照步骤5完成下一个打磨点的打磨，依次循环完成所有打磨点的打磨；（6）当预设的所有打磨点位均已打磨完成时，所述核心控制器发送低电平信号给控制所述音圈电机的驱动模块，所述音圈电机与所述打磨电机停止运转，所述机械臂自动归位，打磨过程结束。
[0014]与现阶段存在的技术相比，本专利技术的特点在于：通过音圈电机与光栅尺的组合，利用音圈电机简单的结构，以及光栅尺高精准度的控制特性，使得输出的打磨力，响应快，稳定性高，且可以满足高精准度的控制效果，提高了打磨效率与打磨品质，另外通过对输出打磨力的控制，保证了打磨片的使用寿命。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的整个打磨方法流程图。
[0016]图2为本专利技术打磨装置的结构示意图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述打磨装置包括打磨工作台、机械臂、音圈电机、光栅尺、打磨电机、打磨片、工件夹持装置、图像采集装置，所述机械臂固定在所述打磨工作台上，所述机械臂的末端与所述音圈电机的永磁体固定连接，同时通过弹簧连接所述音圈电机的电枢，所述光栅尺与所述音圈电机的电枢平行安装，所述打磨电机与所述音圈电机的电枢末端通过连接杆连接，所述打磨片安装在所述打磨电机的输出端，所述工件夹持装置安装在所述打磨工作台上，且装配在所述机械臂的工作范围之内，所述图像采集装置与所述工件夹持装置安装在同一平面上。2.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述音圈电机的永磁体是圆柱体结构，通过一个“L”形转换底板固定在所述机械臂的末端，且所述音圈电机的永磁体固定在所述“L”形转换底板较短一端的平面中心处。3.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述音圈电机的电枢是空心薄壁圆桶结构，并且固定在一个平板上，所述平板的底部中心处固定一个滑块，在所述“L”形转换底板较长一端平面上固定直线滑轨，将所述滑块与所述直线滑轨组合在一起，且所述电枢与所述永磁体所在的中心轴为同一中心轴。4.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述光栅尺由标尺光栅与光栅读数头组成，所述标尺光栅采用紧固件固定在所述平板的一侧。5.根据权利要求4所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述光栅读数头固定安装在所述“L”形转换底板较长一端平面上，与所述标尺光栅正面相对且平行安装，同时位于所述电枢的左下方。6.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述打磨电机的输出端通过紧固件固定连接所述打磨片，同时将所述打磨电机控制线与所述核心控制器的控制端口连接。7.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述工件夹持装置左侧固定一个待打磨工件表面清洗装置，所述待打磨工件表面清洗装置与气泵连接，并将气泵控制线与所述核心控制器的控制端连接。8.根据权利要求1所述的一种用于机器人末端的打磨装置，其特征在于：所述图像采集装置采用CCD工业相机，所述CCD工业相机镜头上端固定一个除尘装置，所述除尘装置与所述气泵连接，并将所述气泵控制线与所述核心控制器的控制端连接。9.实现权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种用于机器人末端的打磨装置的打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）给所述打磨装置通电，将所述待打磨工件固定在所述工件夹持装置上，通过在线编程软件输入原点坐标值，输入指令完成后，所述机械臂开始执行指令，运行到原点位置；（2）所述机械臂移动到原点位置后，通过RS
【专利技术属性】
技术研发人员：王利强，李佳武，黄运泽，张孝洲，凌建军，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：
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