阅读说明：本技术 一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法 (Data processing system for man-machine cooperation polishing system and processing method thereof ) 是由 李志博 宋明安 郭强 麻辉 郭红红 杨小虎 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及铸件打磨工艺及数据处理技术领域,具体涉及一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法,其中所述数据处理系统,包括控制终端、摄像系统、里觉传感器以及位移传感器；所述控制终端包括触摸屏以及CPU；所述CPU内部开发有数据分析模块、故障处理模块、数据存储模块以及数据转换模块；所述触摸屏用于显示控制程序输入界面以及工作监控画面；所述摄像系统、力觉传感器以及位移传感器与数据分析模块之间建立TCP/IP协议通讯连接；所述触摸屏与所述CPU之间建立TCP/IP协议通讯连接。本申请抛光打磨质量及效率较高,方便批量化打磨生产线的创建,具有较好的经济效益,对于推动工业4.0技术的升级和发展具有重要的促进作用。(The invention relates to the technical field of casting grinding processes and data processing, in particular to a data processing system and a data processing method for a man-machine cooperation grinding system, wherein the data processing system comprises a control terminal, a camera system, a kinaesthesia sensor and a displacement sensor; the control terminal comprises a touch screen and a CPU; a data analysis module, a fault processing module, a data storage module and a data conversion module are developed in the CPU; the touch screen is used for displaying a control program input interface and a work monitoring picture; TCP/IP protocol communication connection is established among the camera system, the force sensor and the displacement sensor and the data analysis module; and TCP/IP protocol communication connection is established between the touch screen and the CPU. The polishing and grinding quality and efficiency are high, the batch grinding production line is convenient to establish, good economic benefits are achieved, and the polishing and grinding device has an important promotion effect on promotion of upgrading and development of industrial 4.0 technologies.)

一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及铸件打磨工艺及数据处理技术领域，具体涉及一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法。

背景技术

当前，在铸件打磨技术领域，通常采用人工打磨的方式对工件进行打磨。但是，这种打磨方式效率比较低，而且打磨质量较差，难以满足高精度铸件打磨的现代化要求。因此，开展智能化、自动化以及机械化铸件打磨生产线的开发，是近年来工业4.0升级改造的技术趋势。但是，当前初步设计的机器人打磨系统，通常没有设置数据分析及数据处理模块，致使工业机器人对铸件打磨之后，没有储存相关的有用数据，导致工艺优化缺乏相应的数据基础，难以对打磨工件质量及打磨效率进一步提高改进。同时，在打磨过程中若出现意外故障，现有的机器人铸件打磨生产线难以有效避免工件损坏及进行故障处理，其智能化程度及工作安全程度还需要进一步提高。

因此，基于上述，本发明提供一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法，通过数据处理系统的开发创建实现打磨数据的储存及实时分析监控，有效保证打磨效率及质量的同时，对打磨生产线的故障进行实时分析处理，有效保证打磨生产线的工作安全，进一步提高打磨生产线的智能化程度，进而有效解决现有技术存在的不足和缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于：针对目前存在的上述问题，提供一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统及其处理方法，通过数据处理系统的开发创建实现打磨数据的储存及实时分析监控，有效保证打磨效率及质量的同时，对打磨生产线的故障进行实时分析处理，有效保证打磨生产线的工作安全，进一步提高打磨生产线的智能化程度，进而有效解决现有技术存在的不足和缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统，包括控制终端、摄像系统、里觉传感器以及位移传感器；所述控制终端包括触摸屏以及CPU；所述CPU内部开发有数据分析模块、故障处理模块、数据存储模块以及数据转换模块；所述触摸屏用于显示控制程序输入界面以及工作监控画面；所述摄像系统、力觉传感器以及位移传感器与数据分析模块之间建立TCP/IP协议通讯连接；所述触摸屏与所述CPU之间建立TCP/IP协议通讯连接。

如上所述的一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统的数据处理方法，打磨机器人的控制程序通过触摸显示屏的控制程序输入界面进行输入，通过控制程序对机器人的机械臂以及工件转台的安装位置进行调整；打磨机器人的工作状态通过摄像系统进行实时监控，并通过摄像系统将拍摄捕捉的视频及图像输入到CPU中的数据分析模块；上述图片/视频再通过数据转换模块转换成触摸显示屏可显示的数据格式，通过触摸显示屏进行显示；打磨机器人打磨抛光过程中，将6维力觉传感器安装在机器人的加工端部，通过控制程序将打磨加工端缓慢接近工件，通过力觉传感器将接触力度数据传输给数据分析模块，判断力度接触数值是否符合设定的范围要求，从而作出判断确定打磨工况是否正常；通过数据分析判断，实时对机器人的位置及姿态进行微调，补偿由于加工因素造成的误差，保证加工精度；通过激光位移传感器探测加工端与工件表面之间的距离，确保加工端不会与打磨表面激烈碰撞，进而保证加工表面质量及保护加工端；数据分析模块接收到力学接触数据及位移距离数据之后，根据设定的控制程序进行判断；若出现故障，则将判断信息传输给故障处理模块，通过故障处理模块自动做出应对执行决定，并将数据存储在数据存储模块，同时将数据转换并传输到触摸显示屏，由触摸显示屏显示故障，并调用预先设定的故障处理程序进行处理；若系统控制程序无法解决，则系统停止打磨工作，并通过发出报警方式提醒车间人员，及时做出调整；直至调整之后的状态满足加工要求时，控制终端通过CPU发出指令，使机器人按照正常的加工程序执行打磨工作。

优选的，所述控制终端为触屏PLC控制器或触屏计算机。

所述机器人选用现有市面上比较成熟的KUKA工业机器人进行编程控制，并对机器人的手臂前端固定安装打磨工具，实现人机交互打磨操作。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

首先，本申请通过激光位移传感器、6轴力觉传感器以及摄像系统的设置，可以实时监控并了解打磨机器人的打磨端与工件之间的运动状态以及接触状态，方便对打磨过程进行精准控制，保证工件质量。

其次，通过数据分析模块、故障分析模块、数据存储模块以及数据转换模块的设置，让加工数据能够得到实时保存和显示，利于对加工工艺及技术的优化提供数据支持；同时通过故障分析模块对异常数据进行及时分析及反馈，为故障处理提供智能化处理能力，提高加工环境安全及工件、零件的安全性能。

再次，本申请增加力、视觉等传感器，实现机器人主动或者被动柔性控制，使机器人在抛磨过程中能够根据实际工作状况对其运行轨迹做出细微调整，以保证抛磨质量及效率的提高，能够为铸件的批量化打磨提供技术基础，方便批量化打磨生产线的创建，具有较好的经济效益，对于推动工业4.0技术的升级和发展具有重要的促进作用。

附图说明

图1为本发明的数据处理系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1所示：

一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统，包括控制终端、摄像系统、里觉传感器以及位移传感器；所述控制终端包括触摸屏以及CPU；所述CPU内部开发有数据分析模块、故障处理模块、数据存储模块以及数据转换模块；所述触摸屏用于显示控制程序输入界面以及工作监控画面；所述摄像系统、力觉传感器以及位移传感器与数据分析模块之间建立TCP/IP协议通讯连接；所述触摸屏与所述CPU之间建立TCP/IP协议通讯连接。

如上所述的一种用于人机协作打磨系统的数据处理系统的数据处理方法，打磨机器人的控制程序通过触摸显示屏的控制程序输入界面进行输入，通过控制程序对机器人的机械臂以及工件转台的安装位置进行调整；打磨机器人的工作状态通过摄像系统进行实时监控，并通过摄像系统将拍摄捕捉的视频及图像输入到CPU中的数据分析模块；上述图片/视频再通过数据转换模块转换成触摸显示屏可显示的数据格式，通过触摸显示屏进行显示；打磨机器人打磨抛光过程中，将6维力觉传感器安装在机器人的加工端部，通过控制程序将打磨加工端缓慢接近工件，通过力觉传感器将接触力度数据传输给数据分析模块，判断力度接触数值是否符合设定的范围要求，从而作出判断确定打磨工况是否正常；通过数据分析判断，实时对机器人的位置及姿态进行微调，补偿由于加工因素造成的误差，保证加工精度；通过激光位移传感器探测加工端与工件表面之间的距离，确保加工端不会与打磨表面激烈碰撞，进而保证加工表面质量及保护加工端；数据分析模块接收到力学接触数据及位移距离数据之后，根据设定的控制程序进行判断；若出现故障，则将判断信息传输给故障处理模块，通过故障处理模块自动做出应对执行决定，并将数据存储在数据存储模块，同时将数据转换并传输到触摸显示屏，由触摸显示屏显示故障，并调用预先设定的故障处理程序进行处理；若系统控制程序无法解决，则系统停止打磨工作，并通过发出报警方式提醒车间人员，及时做出调整；直至调整之后的状态满足加工要求时，控制终端通过CPU发出指令，使机器人按照正常的加工程序执行打磨工作。

优选的，所述控制终端为触屏PLC控制器或触屏计算机。

所述机器人选用现有市面上比较成熟的KUKA工业机器人进行编程控制，并对机器人的手臂前端固定安装打磨工具，实现人机交互打磨操作。

机器人打磨抛光过程中，有时机器人精度无法满足要求，或者同种被加工件个体差异过大，加工时需要保证机器人与加工件的相对位置关系或是表面接触力，需要对各个环节进行补偿，因此在机器人加工端部添加弹性装置，打磨抛光时，适当增加机器人位移，使机器人与工件的理论接触值为0或负数，以满足加工条件的最小的位移量，完成加工过程，弹性装置补偿的是负数的位移量。

进一步对机器人加工端部添加6维力传感器，打磨抛光时，机器人缓慢接近工件，根据力传感器反馈的加工表面空间六个方向接触力大小的信号，实时微调机器人位置及姿态，补偿由于各种因素造成的误差，进而利于提高加工精度。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

首先，本申请通过激光位移传感器、6轴力觉传感器以及摄像系统的设置，可以实时监控并了解打磨机器人的打磨端与工件之间的运动状态以及接触状态，方便对打磨过程进行精准控制，保证工件质量。

其次，通过数据分析模块、故障分析模块、数据存储模块以及数据转换模块的设置，让加工数据能够得到实时保存和显示，利于对加工工艺及技术的优化提供数据支持；同时通过故障分析模块对异常数据进行及时分析及反馈，为故障处理提供智能化处理能力，提高加工环境安全及工件、零件的安全性能。

再次，本申请利于铸件打磨质量及效率的提高，能够为铸件的批量化打磨提供技术基础，方便批量化打磨生产线的创建，具有较好的经济效益，对于推动工业4.0技术的升级和发展具有重要的促进作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。