本发明专利技术提供了一种机器人打磨加工装置及其加工方法，包括支撑模块、机器人、力位控制模块、视觉模块、系统控制模块、刀具驱动模块以及刀库模块；钢轨被布置在支撑模块的上部，力位控制模块、视觉模块、刀具驱动模块及刀具集成安装在机器人末端；系统控制模块能够根据视觉模块采集到的数据信息和预置在其中的机器人坐标系自动修整算法模型、焊筋动态查找算法模型以及机器人磨削加工程序，实现对钢轨焊筋位置的准确查找及主动适配钢轨停靠夹紧后的机械位置偏差，本发明专利技术解决了同类产品焊筋查找正确率低、机器人打磨轨迹无法自主兼容焊筋轮廓形态、焊筋轮廓打磨不完整以及打磨质量差的问题，提升了本装置对钢轨焊筋磨削加工的作业效率和质量。率和质量。率和质量。
【技术实现步骤摘要】
机器人打磨加工装置及其加工方法
[0001]本专利技术涉及精密加工
，具体地，涉及一种机器人打磨加工装置及其加工方法。
技术介绍
[0002]高铁列车运行的高平稳，取决于高铁长钢轨焊接接头处外观质量的高平顺，客观上，高铁长钢轨焊接接头处不但呈现出复杂曲面形态特征，而且还有明显的尺寸偏差，因此，在长钢轨制造过程中焊接后的钢轨焊筋必须进行“焊筋整形”作业。
[0003]随着高铁技术进一步发展，逐渐提出了“焊缝不可见”的新要求，一方面是为了减少钢轨焊接接头断面外观尺寸突变点和锐角，实现减少甚至消除应力集中点的目的；另一方面是为了消除基地探伤作业和后续上线运行线路日常维护探伤车作业过程中焊筋波出现导致误判或误判报警，减少人工干预判断是焊筋波还是钢轨焊接头的伤损波，实现探伤作业过程有波即判伤的目标。
[0004]现有技术的不足之处是：普遍采用焊筋给定区域打磨专机的思路进行产品设计，或者采用多刀具刚性仿形全面加工的产品设计思路，无论哪种方案均缺少机器人拟人化、智能化磨削加工作业的内容，并且缺少多工艺、多刀具组合配置，致使设备无法实现对钢轨焊筋的全断面区域进行自动化、高质量打磨，亟待进一步改进。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种机器人打磨加工装置及其加工方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种机器人打磨加工装置，包括支撑模块、机器人、视觉模块、力位控制模块、刀具驱动模块、系统控制模块、刀具、刀库模块以及机器人控制柜；
[0007]钢轨被布置在所述支撑模块的上部使得所述钢轨上的钢轨焊筋处于悬空状态，所述视觉模块、力位控制模块、刀具驱动模块、刀具集成安装在机器人的末端；所述系统控制模块控制连接所述视觉模块、刀具驱动模块、刀库模块、机器人控制柜，其中，所述系统控制模块具有如下任一种或任多种功能：
[0008]能够根据所述视觉模块采集到的数据信息实现自动查找所述钢轨焊筋的位置并主动对所述机器人进行坐标系纠偏调整；
[0009]能够根据预置在所述系统控制模块中的系统控制程序控制所述机器人带动所述刀具与刀库模块交互并在所述刀具驱动模块的驱使下完成自动换刀操作；
[0010]能够根据预置在所述机器人控制柜中的机器人磨削加工程序并叠加力位控制模块的功能继而确保机器人磨削加工轨迹自主兼容当前来料的钢轨焊筋的轮廓形态进而实现对钢轨焊筋的自动化磨削加工作业。
[0011]根据本专利技术提供的一种机器人打磨加工方法，包括如下步骤：
[0012]S1：将钢轨固定在支撑模块上并使得所述钢轨上的钢轨焊筋处于悬空状态；
[0013]S2：系统控制模块控制机器人带动视觉模块采集所述钢轨焊筋的数据信息；
[0014]S3：系统控制模块根据预置在自身的多刀具仿形加工工艺数据信息控制所述机器人带动刀具与刀库模块交互并在刀具驱动模块的驱使下按照预置的磨削加工工艺时序完成所述刀具的自动换刀操作；
[0015]S4：系统控制模块根据所述数据信息实现自动完成对所述钢轨焊筋的位置查找和对所述机器人的坐标系自主纠偏；
[0016]S5：系统控制模块控制所述刀具并叠加所述力位控制模块的功能继而确保机器人磨削加工轨迹自主兼容当前来料的钢轨焊筋的轮廓形态并按照预置在机器人控制柜中的磨削加工工艺时序依次采用不同的刀具实现对钢轨焊筋全断面自动化磨削加工作业；
[0017]优选地，具有安全模块，所述安全模块包括安全围栏以及布置在所述安全围栏上的安全锁、安全按钮盒，所述支撑模块、机器人、视觉模块、力位控制模块、刀具驱动模块、刀具、刀库模块均设置在所述安全围栏的内部；
[0018]所述系统控制模块能够控制所述安全锁和安全按钮盒实现人机安全交互功能。
[0019]优选地，所述力位控制模块通过所述刀具驱动模块能够使得所述刀具以恒力和柔性磨削的状态进行加工，其中，所述刀具以径向施力加工的方式对所述钢轨焊筋进行加工。
[0020]优选地，所述刀具驱动模块配置有能够使自身温度保持在设定范围内的水冷机且所述水冷机能够在所述系统控制模块的控制下实现自动冷却功能。
[0021]优选地，所述钢轨通过工装和夹具被固定在所述支撑模块上，其中，所述夹具能够在所述系统控制模块的控制下实现对所述钢轨停靠后的自动夹紧功能。
[0022]优选地，所述数据信息包括第一数据以及第二数据，所述第一数据为所述钢轨被夹紧后在钢轨底边上采集到的第一位置、第二位置的数据与对应位置的预设数据比对后的比较数据，基于所述比较数据得到位置偏差，通过所述系统控制模块中预置的算法模型能够自动完成对所述机器人预设坐标系的调整进而实现坐标系的自主纠偏；所述第二数据为钢轨被夹紧后在钢轨焊筋底边焊缝区域的凸起形态数据。
[0023]优选地，对所述钢轨焊筋的动态查找通过识别焊缝区域的连续梯形式样实现；在进行数据采样时通过所述系统控制模块中的滤波功能排除不连续的凸起点的干扰因素，其中，滤波功能的滤波参数是由操作人员手动输入并被系统以统计曲线的形式记录并显示在人机界面上进而使得使用者有条件从历史规律曲线中准确设定当前的滤波参数并以此滚动优化正确率来实现所述动态查找。
[0024]优选地，所述系统控制模块具有记忆功能，当通过所述机器人完成钢轨焊筋理想轨迹示教编程后所述机器人控制柜能够将所述焊筋理想轨迹作为打磨作业轨迹并借助所述刀具驱动模块使得所述刀具主动自适应所述钢轨焊筋的轮廓形态变化。
[0025]优选地，所述机器人为多关节串联结构使得多工艺组合仿形的所述刀具能够以拟人化作业的方式到达所述钢轨焊筋的任一位置。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术通过采用视觉模块和基于视觉模块采集的数据信息构建对机器人进行的坐标系自动纠偏算法模型和对钢轨焊筋进行的动态查找算法模型，解决了同类产品焊筋查找正确率低、机器人坐标系无法主动调整导致打磨质量不合格的问题，达到了主动兼容匹配钢轨停靠夹紧时的机械位置偏差，满足了机器人磨削加工作业对本装置工装夹具的定
位精度要求，并极大地提升了本装置对钢轨焊筋查找的正确率。
[0028]2、本专利技术通过采用紧凑型、一体化、主动式全闭环力位控制装置结构，解决了同类产品无法主动适应钢轨焊筋轮廓尺寸变化，继而导致打磨质量不合格的问题，达到了磨削加工作业程序在满足打磨质量工艺要求的前提下，自动地兼容和匹配钢轨焊筋轮廓尺寸变化的效果，并有效地避免了磨削加工作业时反向冲击力对机器人的影响、以及自动消除刀具上的磨具因使用消耗导致的轮径变小的尺寸变化影响。
[0029]3、本专利技术通过对机器人进行“焊筋理想轨迹”示教编程后，该标准打磨轨迹程序会预置到系统控制模块和机器人控制柜中的控制器中并借助力位控制模块的功能达到主动兼容钢轨焊筋轮廓尺寸变化的效果，极大地优化、降低了机器人编程难度。
[0030]4、本专利技术通过采用刀具驱动模块、刀具和刀库模块的结构，解决了同类产品无法有效地实现多工艺、多刀本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人打磨加工装置，其特征在于，包括支撑模块、机器人(12)、视觉模块(13)、力位控制模块(14)、刀具驱动模块、系统控制模块(1)、刀具(16)、刀库模块(6)以及机器人控制柜(7)；钢轨(19)被布置在所述支撑模块的上部使得所述钢轨(19)上的钢轨焊筋(17)处于悬空状态，所述视觉模块(13)、力位控制模块(14)、刀具驱动模块、刀具(16)集成安装在机器人(12)的末端；所述系统控制模块(1)控制连接所述视觉模块(13)、刀具驱动模块、刀库模块(6)、机器人控制柜(7)，其中，所述系统控制模块(1)能够根据所述视觉模块(13)采集到的数据信息实现自动查找所述钢轨焊筋(17)的位置并主动对所述机器人(12)进行坐标系纠偏调整、能够根据预置在所述系统控制模块(1)中的系统控制程序控制所述机器人(12)带动所述刀具(16)与刀库模块(6)交互并在所述刀具驱动模块的驱使下完成自动换刀操作；和/或能够根据预置在所述机器人控制柜(7)中的机器人(12)磨削加工程序并叠加力位控制模块(14)的功能继而确保机器人(12)磨削加工轨迹自主兼容当前来料的钢轨焊筋(17)的轮廓形态进而实现对钢轨焊筋(17)的自动化磨削加工作业。2.一种机器人打磨加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将钢轨(19)固定在支撑模块上并使得所述钢轨(19)上的钢轨焊筋(17)处于悬空状态；S2：系统控制模块(1)控制机器人(12)带动视觉模块(13)采集所述钢轨(19)和钢轨焊筋(17)的数据信息；S3：系统控制模块(1)根据预置在自身的多刀具仿形加工工艺数据信息控制所述机器人(12)带动刀具(16)与刀库模块(6)交互并在刀具驱动模块的驱使下按照预置的磨削加工工艺时序完成所述刀具(16)的自动换刀操作；S4：系统控制模块(1)根据所述数据信息实现自动完成对所述钢轨焊筋(17)的位置查找和对所述机器人(12)的坐标系自主纠偏；S5：系统控制模块(1)控制所述刀具(16)并叠加所述力位控制模块(14)的功能继而确保机器人(12)磨削加工轨迹自主兼容当前来料的钢轨焊筋(17)的轮廓形态并按照预置在机器人控制柜(7)中的磨削加工工艺时序依次采用不同的刀具(16)实现对钢轨焊筋(17)全断面自动化磨削加工作业。3.根据权利要求1所述的装置或2所述的方法，其特征在于，具有安全模块，所述安全模块包括安全围栏(2)以及布置在所述安全围栏(2)上的安全锁(3)、安全按钮盒(4)，所述支撑模块、机器人(12)、视觉模块(13)、力位控制模块(14)、刀具驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕旭升，陈山明，冯一波，朱林荣，马军，李季阳，邹鉴国，张松平，刘小飞，覃国怀，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司上海工务大修段，
类型：发明
国别省市：
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