一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置及方法，装置包括旋转工作台

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置及方法


[0001]本专利技术涉及弯管焊缝的打磨领域，尤其涉及一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置及方法
。

技术介绍

[0002]火箭发动机是火箭的心脏，为整个火箭飞行提供动力和控制力矩
。
而弯管就是输送血液的血管，由弯管所组成的弯管组件承担着发动机推进剂的输送
、
各系统气动控制及吹除等功能
。
在火箭发动机装配生产中，除了弯管的制造精度及装配焊接，装配焊接后的打磨及清洗占据着非常重要的地位
。
在火箭发动机工作运行过程中，工作环境较为复杂，如果弯管内有焊缝残留会导致应力集中，轻微的会造成弯管承载能力下降，重则导致弯管产生裂纹
、
断裂
。
[0003]随着我国每年发射的火箭数量越来越多，弯管的制造也备受行内的关注
。
现有的人工打磨存在以下弊端：对于管径较小
、
角度较大的弯管，其操作空间狭小，视线不佳，容易出现误操作导致弯管损坏报废；人工打磨容易受主观影响，且随机性较大，打磨质量的一致性不佳，影响弯管的整体性能；打磨工况环境恶劣，产生大量粉尘和噪声，工人劳动强度大，危害人身健康；人工打磨生产效率较低，企业劳动力成本投入高，自动化
、
信息化生产水平受到制约
。
因此，弯管类焊接零件的装配焊接后的自动化打磨工作具有极其重要的意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置及方法，能够在较少人工参与和干预下完成弯管焊缝
。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006]一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置，包括旋转工作台
、
第一视觉模块
、
第二视觉模块
、
打磨模块；
[0007]所述旋转工作台包含支撑平台
、
伺服电机
、
减速器
、M
个万向球
、
工作平台
、
以及
N
个夹紧单元，
M、N
均为大于等于3的自然数；
[0008]所述支撑平台水平设置，其中心设有用于安装伺服电机的第一安装孔，且围绕第一安装孔周向均匀设有
M
个和所述
M
个万向球一一对应的第二安装孔；
[0009]所述伺服电机固定在所述第一安装孔中，输出轴竖直向上；所述
M
个万向球一一对应固定设置在
M
个第二安装孔中；
[0010]所述工作平台为圆形板，其下端面中心通过所述减速器和所述伺服电机的输出轴相连，且下端面和
M
个万向球均相抵；所述伺服电机用于带动工作平台进行旋转；
[0011]所述
N
个夹紧单元周向均匀设置在所述工作平台的上端面上，结构相同，均包含气缸支架
、
气缸
、
压板和工件托盘，其中，所述工件托盘固定在所述工作平台上，用于装载待进行焊缝打磨的弯管；所述气缸通过气缸支架固定在所述工作平台上，其输出轴竖直朝下且和压板上端面的中心垂直固连；所述压板位于工作托盘的正上方；所述气缸用于将待进行
焊缝打磨的弯管压紧在压板和工件托盘之间；
[0012]所述第一视觉模块
、
第二视觉模块结构相同，均包含工业相机
、
环形光源
、
电动滚珠丝杠滑台
、
第一支架
、
电动旋转台
、
第二支架；
[0013]所述电动旋转台的底座通过第一支架固定在工作平台外，使得其旋转平台水平设置；电动旋转台的旋转平台通过第二支架和所述电动滚珠丝杠滑台的底座固连，使得电动滚珠丝杠滑台的轨道水平设置；所述电动旋转台用于电动滚珠丝杠滑台转动；
[0014]所述环形光源
、
工业相机均固定在所述电动滚珠丝杠滑台的滑台上；所述环形光源将工业相机包含在内，用于在工业相机拍照时提供照明；
[0015]所述第一视觉模块
、
第二视觉模块分别用于拍摄待进行焊缝打磨的弯管两端端面的图像；
[0016]所述打磨模块包含机械臂
、
径向浮动工具和
D
型旋转锉，其中，所述机械臂的根部固定在所述工作平台外侧，其末端和所述径向浮动工具的根部固连，用于带动径向浮动工具移动；所述径向浮动工具末端的夹头和所述
D
型旋转锉的柄固连，用于驱动所述
D
型旋转锉工作
。
[0017]作为本专利技术一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置进一步的优化方案，所述
M、N
均取
6。
[0018]作为本专利技术一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置进一步的优化方案，所述径向浮动工具的型号为
RCV
‑
490。
[0019]本专利技术还公开了一种该基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置的打磨方法，包括以下步骤：
[0020]步骤
1)
，将待进行焊缝打磨的弯管装夹在其中一个工件托盘中，并控制气缸将其压紧在该工件托盘和其对应的压板之间，然后控制旋转工作台工作，将其转动至第一视觉模块
、
第二视觉模块之间；
[0021]步骤
2)
，控制第一视觉模块
、
第二视觉模块分别拍摄待进行焊缝打磨的弯管两端端面的图像，然后控制旋转工作台工作，将其转动至打磨模块处；
[0022]步骤
3)
，利用图像处理算法对待进行焊缝打磨的弯管两端端面的图像进行处理计算，得到待进行焊缝打磨的弯管两端端面的焊缝起始位置坐标，并将该坐标发送给机械臂；
[0023]步骤
4)
，机械臂接收待进行焊缝打磨的弯管两端端面的焊缝起始位置坐标，根据两端端面的焊缝起始位置坐标调整打磨轨迹，并将径向浮动工具的浮动力调整至预设的浮动力阈值，对弯管进行焊缝打磨；
[0024]步骤
5)
，打磨完毕后，控制旋转工作台工作，将打磨后的弯管旋转至下料处，取下打磨后的弯管
。
[0025]作为本专利技术一种该基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置的打磨方法进一步的优化方案，包括以下步骤：
[0026]所述步骤
4)
中根据以下公式调整径向浮动工具的浮动力：
[0027]F
＝
13.83059P3‑
12.63368P2+14.87307P+0.31238
[0028]其中，
F
的单位为
kgf
；
P
为径向浮动工具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置，其特征在于，包括旋转工作台
、
第一视觉模块
、
第二视觉模块
、
打磨模块；所述旋转工作台包含支撑平台
、
伺服电机
、
减速器
、M
个万向球
、
工作平台
、
以及
N
个夹紧单元，
M、N
均为大于等于3的自然数；所述支撑平台水平设置，其中心设有用于安装伺服电机的第一安装孔，且围绕第一安装孔周向均匀设有
M
个和所述
M
个万向球一一对应的第二安装孔；所述伺服电机固定在所述第一安装孔中，输出轴竖直向上；所述
M
个万向球一一对应固定设置在
M
个第二安装孔中；所述工作平台为圆形板，其下端面中心通过所述减速器和所述伺服电机的输出轴相连，且下端面和
M
个万向球均相抵；所述伺服电机用于带动工作平台进行旋转；所述
N
个夹紧单元周向均匀设置在所述工作平台的上端面上，结构相同，均包含气缸支架
、
气缸
、
压板和工件托盘，其中，所述工件托盘固定在所述工作平台上，用于装载待进行焊缝打磨的弯管；所述气缸通过气缸支架固定在所述工作平台上，其输出轴竖直朝下且和压板上端面的中心垂直固连；所述压板位于工作托盘的正上方；所述气缸用于将待进行焊缝打磨的弯管压紧在压板和工件托盘之间；所述第一视觉模块
、
第二视觉模块结构相同，均包含工业相机
、
环形光源
、
电动滚珠丝杠滑台
、
第一支架
、
电动旋转台
、
第二支架；所述电动旋转台的底座通过第一支架固定在工作平台外，使得其旋转平台水平设置；电动旋转台的旋转平台通过第二支架和所述电动滚珠丝杠滑台的底座固连，使得电动滚珠丝杠滑台的轨道水平设置；所述电动旋转台用于电动滚珠丝杠滑台转动；所述环形光源
、
工业相机均固定在所述电动滚珠丝杠滑台的滑台上；所述环形光源将工业相机包含在内，用于在工业相机拍照时提供照明；所述第一视觉模块
、
第二视觉模块分别用于拍摄待进行焊缝打磨的弯管两端端面的图像；所述打磨模块包含机械臂
、
径向浮动工具和
D
型旋转锉，其中，所述机械臂的根部固定在所述工作平台外侧，其末端和所述径向浮动工具的根部固连，用于带动径向浮动工具移动；所述径向浮动工具末端的夹头和所述
D
型旋转锉的柄固连，用于驱动所述
D
型旋转锉工作
。2.
根据权利要求1所述的基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置，其特征在于，所述
M、N
均取
6。3.
根据权利要求1所述的基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置，其特征在于，所述径向浮动工具的型号为
RCV
‑
490。4.
基于权利要求1所述的基于机器视觉与力控的弯管焊缝打磨装置的打磨方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1)
，将待进行焊缝打磨的弯管装夹在其中一个工件托盘中，并控制气缸将其压紧在该工件托盘和其对应的压板之间，然后控制旋转工作台工作，将其转动至第一视觉模块
、
第二视觉模块之间；步骤
2)
，控制第一视觉模块
、
第二视觉模块分别拍摄待进行焊缝打磨的弯管两端端面的图像，然后控制旋转工作台工作，将其转动至打磨模块处；
步骤
3)

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永华，黄钰，杨昊铮，官文超，刘京京，俞中远，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：