阅读说明：本技术 一种异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法 (Intelligent dual-robot detection grinding and polishing system for heterogeneous pieces and machining method ) 是由 刘建春 马振飞 陈博伦 陈璞 黄海滨 林晓辉 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法,主要解决了具有复杂曲面特征的异构件难以检测、磨削加工难、加工环境危害大、工人磨削效率低等问题。其中,检测磨抛系统包括传输装置、3D识别系统、工业机器人系统、激光检测装置、磨削装置、缺陷检测装置、系统控制柜和工控机。相比于现有技术,本发明通过“视觉”和“触觉”感知实现了异构件的柔性磨抛加工,可完成对较高加工精度和表面光洁度要求的复杂曲面加工。(The invention discloses an intelligent dual-robot detection grinding and polishing system and a processing method for heterogeneous pieces, and mainly solves the problems that heterogeneous pieces with complex curved surface characteristics are difficult to detect, difficult to grind and process, large in processing environment harm, low in grinding efficiency of workers and the like. The detection, grinding and polishing system comprises a transmission device, a 3D recognition system, an industrial robot system, a laser detection device, a grinding device, a defect detection device, a system control cabinet and an industrial personal computer. Compared with the prior art, the invention realizes the flexible polishing processing of the heterogeneous piece through visual perception and tactile perception, and can finish the complex curved surface processing with higher processing precision and surface smoothness requirements.)

一种异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法

技术领域

本发明涉及工业智能机器人技术领域，特别是涉及一种异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法。

背景技术

异构件因其曲面的复杂多样性在不同领域具有特殊的功用。复杂曲面反射镜可有效减少折射次数和功率损失，复杂曲面发动机缸可以提高工作效能，一些复杂曲面外形的模具型腔和汽车零部件也满足了功能要求和美观性。但实际生产应用中，材料塑性变形、制造工艺不合理等因素致使形状复杂的异构件毛坯尺寸表面完整性和个体差异性较大，且异构件构造复杂、曲率多变无规律，现有的机器人磨削抛光加工系统无法实现自动化加工，因此工厂迫切需要一种适应性更强更快速精密的自动化磨抛加工系统适应社会需求。

公开号为CN105215809A的中国发明专利(带防爆功能的智能感知磨削机器人系统)提出了集3D视觉系统、力位混合控制系统、防爆功能为一体的智能感知机器人系统，通过视觉引导和力控制感知，提高了大型复杂曲面的加工质量。公开号为CN107511745A的中国发明专利(一种叶片加工多机器人智能协同作业设备)通过多机器人伺服轴协同作业控制器，将磨削加工机器人、抛光加工机器人、视觉检测机器人进行分时配置，完成了与工作台的协同作业，降低了工件多次装夹致使的加工质量不稳定及低效率问题。公开号为CN104889864的中国发明专利通过三维激光扫描仪在线校准实际工件坐标与标准坐标数据，修正加工路径，使得加工过程高效准确，提高了加工的精度。

综上所述，现有的自动化磨抛系统仍存在单一磨削控制和智能化程度不足的问题，未有一套完整的磨削检测一体化系统，且机器人之间相互协同不足，磨削抛光柔性较低无法实现小批量复杂曲面工件的高质量智能化自动磨抛。

发明内容

本发明的目的是针对现有加工系统中，无法实现复杂曲面智能检测磨抛的问题，提供一种具有视觉、触觉、感知功能的异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种异构件智能双机器人检测磨抛系统，包括：

传输装置，所述传输装置用于进行异构件输送；

3D识别系统，所述3D识别系统固定于所述传输装置上，用于获取异构件的姿态和位置；

工业机器人系统，所述工业机器人系统包括第一工业机器人和第二工业机器人，所述第一工业机器人末端装有第一工件夹具，所述第二工业机器人末端装有力位控制装置，所述力位控制装置连接有快换机构，所述快换机构包括能够进行切换的第二工件夹具和布轮抛光机，所述第一工件夹具和所述第二工件夹具用于抓取异构件，所述布轮抛光机用于抛光异构件；

激光检测装置，所述激光检测装置用于对异构件进行激光分区扫描测量并与标准模型对比，得出加工余量及毛坯缺陷；

磨削装置，所述磨削装置用于对异构件进行磨削；

缺陷检测装置，所述缺陷检测装置用于对加工完的异构件进行质量检测；

系统控制柜，所述工业机器人系统、所述传输装置、所述3D识别系统、所述激光检测装置、所述磨削装置以及所述缺陷检测装置均与所述系统控制柜电连接,并由所述系统控制柜通过PLC进行调控；

工控机，所述3D识别系统、所述激光检测装置、所述缺陷检测装置将收集的信息发送给所述工控机，由所述工控机对所述工业机器人系统进行实时通信和协调处理。

优选地，所述工业机器人系统还包括机器人控制柜，所述机器人控制柜用于接收所述3D识别系统、所述激光检测装置、所述缺陷检测装置的信号，并控制所述第一工业机器人和所述第二工业机器人的动作，所述机器人控制柜与所述系统控制柜电连接。

优选地，所述激光检测装置为2D激光轮廓扫描仪，所述2D激光轮廓扫描仪包括激光发生器、激光控制器和激光固定支架，所述激光固定支架固定于检测平台上，所述激光发生器固定于所述激光固定支架上，所述激光控制器位于所述系统控制柜内，所述激光控制器与所述激光发生器电连接，所述激光控制器通过以太网通讯或USB通讯方式将扫描信息传输给所述工控机。

本发明还公开了一种异构件智能双机器人检测磨抛加工方法，使用上述的异构件智能双机器人检测磨抛系统，包括以下步骤：

S1、工件通过传输装置中的下料道输送到输送带上，经筛选机构筛选后输送到第一工业相机正下方；

S2、第一工业相机检测到工件到达，输送带停止，3D识别系统通过位姿识别引导第二工业机器人对工件实施抓取；

S3、第一工业机器人将抓取到的工件放置于检测平台上，第一工业机器人改变夹取姿态夹持工件进行激光分区扫描测量并与标准模型对比，得出加工余量及毛坯缺陷，将无法修复缺陷的工件放入废品框，无问题工件生成加工路径进行磨削；

S4、第一工业机器人根据余量信息夹持工件在磨抛机上进行磨削加工；

S5、磨削结束后，第一工业机器人夹持工件，第二工业机器人通过布轮抛光机进行工件抛光，力位控制装置通过控制抛光位姿及抛光力对第二工业机器人姿态和末端路径进行调整，实现自动化抛光中的智能控制；

S6、缺陷检测装置对抛光结束的工件进行质量检测。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.采用激光检测装置进行加工前毛坯检测，通过获取磨抛信息代替人工示教指导机器磨抛路径，提高了加工的精度及适应性；

2.采用3D视觉识别系统进行工件的识别，便于抓取，提高了加工效率及工厂磨抛加工自动化程度；

3.采用力位控制装置控制抛光和抛光力，对工业机器人姿态和末端路径进行实时调整，提高了加工的质量；

4.采用双机器人协同作业的方式，解决了单机器人抛光中奇异点无法进行抛光的问题，提高了加工的柔性化；

5.采用缺陷检测装置代替人工检测，减少了人工辅助，避免了人工检测的随性机性，提高了产品质量的一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例异构件智能双机器人检测磨抛系统的结构示意图；

图2为传输装置与3D识别系统的位置关系图；

图3为快换机构与力位控制装置的位置关系图；

图4为激光检测装置的结构示意图；

附图标记说明：1、六轴工业机器人；2、传输装置；3、3D识别系统；4、激光检测装置；5、力位控制装置；6、机器人控制柜；7、系统控制柜；8、磨削装置；9、缺陷检测装置；1-1、第一工业机器人；1-2、第二工业机器人；1-11、第一工件夹具；1-20、快换机构；1-21、第二工件夹具；1-22、布轮抛光机；2-1、输送带；2-2、下料道；2-3、筛选机构；3-1、第一工业相机；3-2、第一相机固定架；3-3、第一齿条滑轨；4-1、激光发生器；4-2、激光固定支架；9-1、第二工业相机；9-2、第二相机固定架；9-4、第二滑台。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明的目的是针对现有加工系统中，无法实现复杂曲面智能检测磨抛的问题，提供一种具有视觉、触觉、感知功能的异构件智能双机器人检测磨抛系统及加工方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-4所示，本实施例提供一种异构件智能双机器人检测磨抛系统，包括传输装置2、3D识别系统3、工业机器人系统、激光检测装置4、磨削装置8、缺陷检测装置9、系统控制柜7和工控机。

其中，传输装置2用于进行异构件输送；3D识别系统3固定于传输装置2上，用于获取异构件的姿态和位置；工业机器人系统包括第一工业机器人1-1和第二工业机器人1-2，第一工业机器人1-1末端装有第一工件夹具1-11，第二工业机器人1-2末端装有力位控制装置5，力位控制装置5连接有快换机构1-20，快换机构1-20包括能够进行切换的第二工件夹具1-21和布轮抛光机1-22，第一工件夹具1-11和第二工件夹具1-21用于抓取异构件，布轮抛光机1-22用于抛光异构件；激光检测装置4用于对异构件进行激光分区扫描测量并与标准模型对比，得出加工余量及毛坯缺陷；磨削装置8用于对异构件进行磨削；缺陷检测装置9用于对加工完的异构件进行质量检测；工业机器人系统、传输装置2、3D识别系统3、激光检测装置4、磨削装置8以及缺陷检测装置9均与系统控制柜7电连接,并由系统控制柜7通过PLC进行调控；3D识别系统3、激光检测装置4、缺陷检测装置9将收集的信息发送给工控机，由工控机对工业机器人系统进行实时通信和协调处理。本实施例中，磨削装置8为带有发泡轮的磨抛机，第一工业机器人1-1和第二工业机器人1-2均采用六轴工业机器人1。通过采用双机器人进行协同作业，解决了单机器人抛光中奇异点无法进行抛光的问题，提高了加工的柔性化。

传输装置2的类型有多种，本领域技术人员可以根据需要进行选择。本实施例中，传输装置2包括输送带2-1、下料道2-2和筛选装置，下料道2-2和筛选装置固定于输送带2-1上方。异构件工件通过传输装置2中的下料道2-2输送到输送带2-1上，在输送带2-1上进行输送，经筛选机构2-3筛选后，尺寸合格的工件输送到3D识别系统3处。本实施例中，筛选机构2-3进行高度筛选，高度筛选结构为本领域常用结构，此处不再赘述。

本实施例中，3D识别系统3用于对输送带2-1上的异构件进行位姿识别，以便进行后续的输送带2-1停动和工业机器人抓取动作，提高加工效率及磨抛加工自动化程度。该3D识别系统3包括两台第一工业相机3-1、第一相机固定架3-2、第一齿条滑轨3-3、第一滑台和第一相机转台，第一齿条滑轨3-3固定于第一相机固定架3-2上，第一滑台滑动设置于第一齿条滑轨3-3上，第一相机转台固定于第一滑台上，第一工业相机3-1固定于第一相机转台上，两台第一工业相机3-1位于传输装置2的正上方，第一工业相机3-1通过以太网通讯或USB通讯方式将拍摄信息传输给工控机。使用时，可通过将第一滑台在第一齿条滑轨3-3上滑动以及旋转第一相机转台，调整第一工业相机3-1的拍摄位置和角度。

本实施例中，除了上述的第一工业机器人1-1和第二工业机器人1-2之外，工业机器人系统还包括机器人控制柜6。机器人控制柜6采用PLC控制器，用于接收3D识别系统3、激光检测装置4、缺陷检测装置9的信号，并控制第一工业机器人1-1和第二工业机器人1-2的动作，机器人控制柜6与系统控制柜7电连接。

本实施例中，激光检测装置4用于进行加工前毛坯检测，通过获取磨抛信息代替人工示教指导机器磨抛路径，提高加工的精度及适应性。该激光检测装置4为2D激光轮廓扫描仪，包括激光发生器4-1、激光控制器和激光固定支架4-2。激光固定支架4-2固定于检测平台上，激光发生器4-1固定于激光固定支架4-2上。激光控制器位于系统控制柜7内，激光控制器与激光发生器4-1电连接，激光控制器通过以太网通讯或USB通讯方式将扫描信息传输给工控机。

本实施例中，缺陷检测装置9包括第二工业相机9-1、第二相机固定架9-2、第二齿条滑轨、第二滑台9-4、第二相机转台和照明光源。照明光源和第二齿条滑轨固定于第二相机固定架9-2上，第二滑台9-4滑动设置于第二齿条滑轨上，第二相机转台固定于第二滑台9-4上，第二工业相机9-1固定于第二相机转台上，第二工业相机9-1通过以太网通讯或USB通讯方式将拍摄信息传输给工控机。使用时，可通过将第二滑台9-4在第二齿条滑轨上滑动以及旋转第二相机转台，调整第二工业相机9-1的拍摄位置和角度。通过采用缺陷检测装置9代替人工检测，减少了人工辅助，避免了人工检测的随性性，提高了产品质量的一致性。

本实施例中，力位控制装置5包括六维力传感器、信号采集卡和传感器连接板。传感器连接板固定于快换机构1-20上，六维力传感器的一端与传感器连接板固定相连，六维力传感器的另一端与第二工业机器人1-2的末端固定相连，六维力传感器采集到的力信息传输至工控机进行实时力位控制。通过采用力位控制装置5控制抛光位姿和抛光力，能够对机器人姿态和末端路径进行实时调整，提高了加工的质量。

本实施例还提供一种异构件智能双机器人检测磨抛加工方法，使用上述的异构件智能双机器人检测磨抛系统，包括以下步骤：

S1、工件通过传输装置2中的下料道2-2输送到输送带2-1上，经筛选机构2-3筛选后输送到第一工业相机3-1正下方；

S2、第一工业相机3-1检测到工件到达，输送带2-1停止，3D识别系统3通过位姿识别引导第一工业机器人1-1对工件实施抓取；

S3、第二工业机器人1-2将抓取到的工件放置于检测平台上，第一工业机器人1-1改变夹取姿态夹持工件进行激光分区扫描测量并与标准模型对比，得出加工余量及毛坯缺陷，将无法修复缺陷的工件放入废品框，无问题工件生成加工路径进行磨削；

S4、第一工业机器人1-1根据余量信息夹持工件在磨抛机上进行磨削加工；

S5、磨削结束后，第一工业机器人1-1夹持工件，第二工业机器人1-2通过布轮抛光机1-22进行工件抛光，力位控制装置5通过控制抛光位姿及抛光力对第二工业机器人1-2姿态和末端路径进行调整，实现自动化抛光中的智能控制；

S6、缺陷检测装置9对抛光结束的工件进行质量检测。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。