【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于，特别涉及一种主轴修复机器人控制系统及控制方法。
技术介绍
1、盾构机主轴在长时间作业后密封圈位置会出现磨损现象，需要对主轴进行修复；由于盾构机常年在地下工作，且其主轴体积较大，无法拆卸修复，现有修复方式是由操作人员趴在刀盘后侧狭小间隙内对主轴磨损处先进行焊接增材，填平磨损凹槽，然后在通过角磨机/抛光机进行打磨抛光；操作人员工作环境恶劣，且受限于操作空间，修复效率低下，通常修复作业时间在30～45天左右，严重延误施工工期。
2、cn111300194a公开了一种控制管道打磨机器人的系统及方法，由于盾构机结构特殊管道打磨机器人无法在盾构机上使用，另外由于盾构机主轴修复需要先焊接再打磨，作业难度较大。 cn112288707a公开了一种基于特征点识别的机器人焊缝打磨算法，该方法通过分段扫描得到焊缝打磨场景的点云模型，再对焊缝信息进行识别，该方法较为复杂，并且不能运用在环形部件的焊接上。
3、为此针对盾构机的主轴焊接以及打磨作业亟需一种主轴修复机器人控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有打磨机器人和打磨机器人的焊接以及打磨方法无法完成盾构机主轴的焊接打磨需要的问题，提出了一种主轴修复机器人控制系统及控制方法，设置能够在盾构机上圆周移动的爬壁机器人，用于焊接的焊接机械臂和用于打磨的打磨装置，设置焊缝检测组件还原焊缝的形状、深度，结合图像信息对主轴以及在主轴上的焊缝进行建模，从而精确规划爬壁机器人运动轨迹以及控制焊接机械臂进行焊接，打磨装置进
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提出了一种主轴修复机器人控制系统，包括爬壁机器人、打磨装置和焊接机械臂，所述爬壁机器人与打磨装置和焊接机械臂可拆卸连接，爬壁机器人包括车架和分设在车架下部的永磁体车轮，所述永磁体车轮设置有伺服驱动系统，所述车架上设置有姿态检测模块，所述焊接机械臂包括焊枪和多轴机械臂，所述多轴机械臂一端连接所述车架，另一端连接所述焊枪，所述打磨装置包括安装架和角磨机，所述角磨机通过安装架与车架连接，还包括焊缝检测组件，所述焊缝检测组件上固定设置有3d激光相机a，焊缝检测组件包括固定板、多个探针和多个弹簧，所述固定板横向设置、且与车架可拆卸连接，固定板上连续开设有多个阶梯圆柱状通孔，多个所述阶梯圆柱状通孔呈一字型排布、且大径端位于固定板下端，小径端位于固定板上端，阶梯圆柱状通孔内滑动设置探针，所述探针的底部套设弹簧，且与弹簧固定，所述弹簧设置于阶梯圆柱状通孔的大径端内，且受阶梯圆柱状通孔的大径端限位；
3、所述安装架上设置有3d激光相机b，安装架上还设置有负压吸附装置。
4、进一步地，所述伺服驱动系统、姿态检测模块、多轴机械臂、焊枪、角磨机和负压吸附装置连接有控制器，所述控制器、3d激光相机a和3d激光相机b均连接有通信模块，控制器、3d激光相机a和3d激光相机b通过通信模块连接有上位机。
5、设置3d激光相机a和3d激光相机b来获取主轴及焊缝的参数，通过通信模块实现数据的传输，上位机通过通信模块对控制器发出控制指令，从而实现自动化程度较高的主轴修复作业。
6、进一步地，分设于所述车架两侧的两个永磁体车轮均连接有伺服驱动系统，所述伺服驱动系统包括驱动器、伺服电机和行星减速器，所述伺服电机的输出轴通过行星减速器连接永磁体车轮；
7、前后分列的两个永磁体车轮之间设置有履带，前后分列的两个永磁体车轮通过履带传动连接；
8、所述驱动器与控制器通信连接，伺服电机通过驱动器连接电源。
9、设置伺服控制系统便于对车速进行控制，前后分列的两个永磁体车轮之间通过履带传动，运行平稳。左右分列且呈对角线分布的两个永磁体车轮连接有伺服驱动系统，控制器可以分别调控伺服驱动系统，从而达到差速纠偏的效果。
10、进一步地，所述打磨装置还包括伺服升降系统，所述伺服升降系统包括气缸、第一连接板、旋转电机和第二连接板，所述气缸的输出端固定连接第一连接板，所述第一连接板呈z字型结构，第一连接板的下段平面与旋转电机固定，所述旋转电机的输出轴固定连接第二连接板，所述第二连接板连接有固定板，所述固定板为l字型框架结构，固定板的水平端上斜设所述角磨机，所述角磨机上端设置壳体，所述壳体与固定板固定，壳体上端开设通孔，对应所述通孔位置设置负压吸附装置。
11、由于焊接后的焊缝高低不平，因此通过伺服升降系统调整角磨机的高度，使角磨机在作业时与打磨位置接触。在打磨时会出现打磨掉的细屑，为了便于清理设置负压吸附装置在打磨作业时对细屑进行吸附、清理，确保主轴干净。
12、进一步地，所述负压吸附装置包括管道和负压风机，所述管道与所述壳体固定，所述负压风机与控制器电性连接。
13、负压吸附装置结构简单，负压风机由控制器控制实现随打磨作业自动启停。
14、进一步地，所述第二连接板的外侧壁固定设置有激光测距仪，所述激光测距仪的输出端与控制器的输入端电性连接；
15、所述控制器分别电性连接气缸和旋转电机。
16、设置激光测距仪对角磨机到打磨表面的距离进行检测，确保角磨机能够接触打磨表面，并且得到角磨机打磨的深度，确保打磨表面平滑。
17、本申专利技术的第二方面提出一种主轴修复机器人控制系统的控制方法，包括：
18、步骤1：对焊缝进行喷砂除锈处理，并清理处理后的残渣使主轴缺陷内表面形成磨砂面；
19、步骤2：将多轴机械臂与车架安装，将车架放置在主轴上，永磁体车轮吸附在主轴上，通过上位机设置车架的移动速度；
20、步骤3：焊缝检测组件移动中接触到焊缝后受力变形，多个探针组成焊缝的形状，在车架移动过程中3d激光相机a对焊缝检测组件及主轴和焊缝分段拍照，并将图片信息通过通信模块传输至上位机；
21、步骤4：上位机通过图片信息进行建模，并在建立的模型上标注焊缝位置坐标；
22、通过图片信息得到焊缝的深度、宽度和焊缝体积，上位机基于焊缝建模规划焊接机器人机械臂的运行轨迹及运行速度；
23、上位机发出控制指令，控制器控制焊枪工作对焊缝进行焊接；
24、步骤5：拆除多轴机械臂将车架前后两端安装上打磨装置，将车架放置在主轴上，永磁体车轮吸附在主轴上，通过上位机设置车架的移动速度；
25、步骤6：车架移动，通过两个3d激光相机b对两个焊缝检测组件进行分段拍照，3d激光相机b将图像信息通过通信模块上传到上位机；
26、步骤7：上位机通过其中一个焊缝检测组的图片信息进行建模，得到焊接后的焊缝信息，上位机对打磨头的左右移动轨迹进行规划；
27、上位机通过另一个焊缝检测组的图片信息进建模得到打磨位置信息，确定打磨头是否正常工作；
28、步骤8：焊缝打磨作业中，上位机发出控制指令，控制器控制负压吸附装置工作，对打磨下的料渣进行处理；
29、焊缝打磨作业完成将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种主轴修复机器人控制系统，包括爬壁机器人、打磨装置和焊接机械臂，所述爬壁机器人与打磨装置和焊接机械臂可拆卸连接，爬壁机器人包括车架（1）和分设在车架（1）下部的永磁体车轮（2），所述永磁体车轮（2）设置有伺服驱动系统，所述车架（1）上设置有姿态检测模块（3），所述焊接机械臂包括焊枪（4）和多轴机械臂（5），所述多轴机械臂（5）一端连接所述车架（1），另一端连接所述焊枪（4），所述打磨装置包括安装架（6）和角磨机（7），所述角磨机（7）通过安装架（6）与车架（1）连接，其特征在于，还包括焊缝检测组件，所述焊缝检测组件上固定设置有3D激光相机A（8），焊缝检测组件包括固定板（9）、多个探针（10）和多个弹簧（11），所述固定板（9）横向设置、且与车架（1）可拆卸连接，固定板（9）上连续开设有多个阶梯圆柱状通孔（12），多个所述阶梯圆柱状通孔（12）呈一字型排布、且大径端位于固定板（9）下端，小径端位于固定板（9）上端，阶梯圆柱状通孔（12）内滑动设置探针（10），所述探针（10）的底部套设弹簧（11），探针（10）与弹簧（11）固定，所述弹簧（11）设置于阶梯圆柱状通孔（12）
2.根据权利要求1所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，所述伺服驱动系统、姿态检测模块（3）、多轴机械臂（5）、焊枪（4）、角磨机（7）和负压吸附装置（14）连接有控制器（15），所述控制器（15）、3D激光相机A（8）和3D激光相机B（13）均连接有通信模块（16），控制器（15）、3D激光相机A（8）和3D激光相机B（13）通过通信模块（16）连接有上位机（17）。
3.根据权利要求2所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，分设于所述车架（1）两侧的两个永磁体车轮（2）均连接有伺服驱动系统，所述伺服驱动系统包括驱动器、伺服电机（18）和行星减速器（19），所述伺服电机（18）的输出轴通过行星减速器（19）连接永磁体车轮（2）；
4.根据权利要求2所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，所述打磨装置还包括伺服升降系统，所述伺服升降系统包括气缸（27）、第一连接板（21）、旋转电机（22）和第二连接板（23），所述气缸（27）的输出端固定连接第一连接板（21），所述第一连接板（21）呈Z字型结构，第一连接板（21）的下段平面与旋转电机（22）固定，所述旋转电机（22）的输出轴固定连接第二连接板（23），所述第二连接板（23）连接有固定板（9），所述固定板（9）为L字型框架结构，固定板（9）的水平端上斜设所述角磨机（7），所述角磨机（7）上端设置壳体（24），所述壳体（24）与固定板（9）固定，壳体（24）上端开设通孔，对应所述通孔位置设置负压吸附装置（14）。
5.根据权利要求4所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，所述负压吸附装置（14）包括管道和负压风机，所述管道与所述壳体（24）固定，所述负压风机与控制器（15）电性连接。
6.根据权利要求4所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，所述第二连接板（23）的外侧壁固定设置有激光测距仪（25），所述激光测距仪（25）的输出端与控制器（15）的输入端电性连接；
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种主轴修复机器人控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述一种主轴修复机器人控制系统的控制方法，其特征在于，所述车架（1）移动包括纠偏控制：
9.根据权利要求7所述一种主轴修复机器人控制系统的控制方法，其特征在于，所述焊缝打磨作业还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种主轴修复机器人控制系统，包括爬壁机器人、打磨装置和焊接机械臂，所述爬壁机器人与打磨装置和焊接机械臂可拆卸连接，爬壁机器人包括车架（1）和分设在车架（1）下部的永磁体车轮（2），所述永磁体车轮（2）设置有伺服驱动系统，所述车架（1）上设置有姿态检测模块（3），所述焊接机械臂包括焊枪（4）和多轴机械臂（5），所述多轴机械臂（5）一端连接所述车架（1），另一端连接所述焊枪（4），所述打磨装置包括安装架（6）和角磨机（7），所述角磨机（7）通过安装架（6）与车架（1）连接，其特征在于，还包括焊缝检测组件，所述焊缝检测组件上固定设置有3d激光相机a（8），焊缝检测组件包括固定板（9）、多个探针（10）和多个弹簧（11），所述固定板（9）横向设置、且与车架（1）可拆卸连接，固定板（9）上连续开设有多个阶梯圆柱状通孔（12），多个所述阶梯圆柱状通孔（12）呈一字型排布、且大径端位于固定板（9）下端，小径端位于固定板（9）上端，阶梯圆柱状通孔（12）内滑动设置探针（10），所述探针（10）的底部套设弹簧（11），探针（10）与弹簧（11）固定，所述弹簧（11）设置于阶梯圆柱状通孔（12）的大径端内，且受阶梯圆柱状通孔（12）的大径端限位；
2.根据权利要求1所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，所述伺服驱动系统、姿态检测模块（3）、多轴机械臂（5）、焊枪（4）、角磨机（7）和负压吸附装置（14）连接有控制器（15），所述控制器（15）、3d激光相机a（8）和3d激光相机b（13）均连接有通信模块（16），控制器（15）、3d激光相机a（8）和3d激光相机b（13）通过通信模块（16）连接有上位机（17）。
3.根据权利要求2所述的一种主轴修复机器人控制系统，其特征在于，分设于所述车架（1）两侧的两个永磁体车...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦利锋，武胜圈，胡瑞，王旭，赵慧芳，白小波，王安永，王浩然，张延可，郭鹏伟，杨书记，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团盾构制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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