阅读说明：本技术 一种打磨调试系统 (Polishing debugging system ) 是由 陈才 齐云霞 焦志勇 庹奎 郭金霖 王旭丽 杨宝军 郑登华 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种打磨调试系统,包括机器人、薄膜压力传感器、传感器安装机构总成、数据采集系统、数据分析及控制系统和可视化系统；传感器安装机构总成用于将打磨头和传感器分别固定于机器人末端和打磨头末端；数据采集系统用于采集传感器获取的当前点位的多个实际压力值,并获得压力云图；数据分析及控制系统用于对压力云图、量化后的实际压力值和预存的标准压力值进行分析,并对机器人内部的运动控制程序进行实时修正；可视化系统用于对多个实际压力值进行量化及根据分析结果进行可视化显示。本发明可根据分析结果自动修改运动控制程序,获取修正后的打磨头工艺参数,该运动控制程序可移植到类似的多个打磨机器人,显著降低打磨调试成本和时间。(The invention relates to a polishing debugging system, which comprises a robot, a film pressure sensor, a sensor mounting mechanism assembly, a data acquisition system, a data analysis and control system and a visualization system, wherein the film pressure sensor is arranged on the robot; the sensor mounting mechanism assembly is used for fixing the polishing head and the sensor to the tail end of the robot and the tail end of the polishing head respectively; the data acquisition system is used for acquiring a plurality of actual pressure values of the current point location acquired by the sensor and acquiring a pressure cloud picture; the data analysis and control system is used for analyzing the pressure cloud picture, the quantized actual pressure value and the pre-stored standard pressure value and correcting a motion control program in the robot in real time; the visualization system is used for quantifying the actual pressure values and carrying out visual display according to the analysis result. The invention can automatically modify the motion control program according to the analysis result to obtain the modified technological parameters of the polishing head, and the motion control program can be transplanted to a plurality of similar polishing robots, thereby obviously reducing the polishing debugging cost and time.)

一种打磨调试系统

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种打磨调试系统。

背景技术

塑料、金属、玻璃等工件的打磨是一种污染严重的工业工序，对打磨工人身体可造成不可逆的损伤，但打磨工序在工业中又必不可少，特别是3c行业；虽然目前已经开始批量使用机器人代替人工，但打磨工艺复杂，有时候调试一种产品需要几天，甚至十几天才能完成调试，因此打磨程序快速调试就成为了一个迫切需要解决的问题，特别需要一种量化的打磨调试标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种打磨调试系统。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种打磨调试系统，包括机器人、薄膜压力传感器、传感器安装机构总成、数据采集系统、数据分析及控制系统和可视化系统；

所述传感器安装机构总成用于将打磨头固定于机器人末端，并将薄膜压力传感器固定于打磨头末端；

所述数据采集系统与所述薄膜压力传感器连接，用于采集所述薄膜压力传感器获取的当前点位的多个实际压力值，并获得压力云图；

所述数据分析及控制系统与所述数据采集系统连接，用于对所述压力云图、量化后的当前点位的实际压力值和预存的当前点位的标准压力值进行分析，并根据分析结果对机器人内部的运动控制程序进行实时修正；

所述可视化系统与所述数据采集系统和所述数据分析及控制系统连接，用于对获取的当前点位的多个实际压力值进行量化，还用于根据所述分析结果进行打磨过程的三维可视化显示和工艺参数的可视化显示。

本发明的有益效果是：传感器安装机构总成可以实现薄膜压力传感器和机器人的安装；所述数据采集系统可以实现压力云图的绘制和当前点位多个实际压力值的获取；可视化系统可以实现对所述当前点位的实际压力值的量化，并实现压力云图、当前点位的多个实际压力值和量化后的实际压力值的显示；所述数据分析及控制系统可以实现对数据采集系统采集到的压力云图的获取，可以实现对可视化系统量化后的实际压力值的获取，并可根据所述压力云图和量化后的实际压力值修正数据分析及控制系统中的运动控制程序，获取修正后的打磨头工艺参数，所述修正后的打磨头工艺参数通过可视化系统显示，实现调试过程的可视化。该运动控制程序可移植到类似的多个打磨机器人，大大降低打磨调试成本和时间。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述传感器安装机构总成包括法兰盘、打磨头和传感器贴附板；

所述法兰盘通过第一螺栓固定于机器人末端，所述打磨头通过安装螺栓将所述打磨头自带的安装板固定在所述法兰盘上；

所述传感器贴附板通过植绒方式固定于所述打磨头的末端；

所述薄膜压力传感器固定于所述传感器贴附板上。

采用上述进一步方案的有益效果是：传感器安装机构总成中的传感器贴附板可以实现对薄膜压力传感器的安装，通过薄膜压力传感器可获得每个打磨点位的实际压力值，从而便于打磨调试。

进一步的，所述传感器安装机构总成还包括带刻度的螺栓，所述带刻度的螺栓贯穿传感器贴附板和安装板。

采用上述进一步方案的有益效果是：用于调整传感器贴附板相对打磨头的位置，保证运动控制程序移植时相对于产生标准时的距离一致。

进一步的，所述植绒方式为在所述打磨头的工作面上设置第一植绒面，在所述第一植绒面上设置第二植绒面，所述传感器贴附板固定在所述第二植绒面上。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以实现薄膜压力传感器的可靠安装。

进一步的，所述数据采集系统包括数据采集卡和数据采集模块；

所述数据采集卡，用于采集当前点位的多个实际压力值；

所述数据采集模块，用于根据数据采集卡采集的多个实际压力值获得压力云图；

所述数据采集卡与所述薄膜压力传感器连接，所述数据采集模块与所述数据采集卡通过无线方式连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述数据采集系统通过所述数据采集卡采集所述薄膜压力传感器检测到的当前点位的实际压力值，并将当前点位的实际压力值传送至数据采集模块，通过数据采集模块获得压力云图和将当前点位的实际压力值曲线实时显示，另外数据采集模块可通过互联接口将压力云图、当前点位的实际压力值导出至可视化系统和数据分析及控制系统，实现压力云图、当前点位的实际压力值的显示以及运动控制程序的修正。

进一步的，所述数据分析及控制系统包括第一存储模块、机器人工具模块、分析计算模块、程序再控制模块和机器人运动控制模块；

所述第一存储模块，用于存储当前点位及与当前点位对应的标准压力值；

所述机器人工具模块，用于对压力云图和工件进行坐标的标定；

所述分析计算模块，用于根据所述压力云图、量化后的实际压力值和标准压力值进行分析，获得分析结果；

所述程序再控制模块，用于根据所述分析结果生成参数修改指令，将所述参数修改指令发送至所述机器人运动控制模块，控制修改内部的运动控制程序中打磨头的六维工艺参数；所述六维工艺参数为打磨头的位置参数和偏转角参数；

所述机器人运动控制模块，用于根据修改后的运动控制程序控制打磨头的运动，并向所述可视化系统发送打磨头的六维工艺参数。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过数据分析及控制系统中的各个模块，实现对所述运动控制程序中的所述打磨头六维参数的自动修正。

进一步的，所述分析计算模块，具体用于：当所述量化后的实际压力值与所述标准压力值之差大于预设误差值时，则向所述程序再控制模块发送第一分析结果；

根据获得的压力云图，通过预设的偏转角计算方法，获得待调整的偏转角，并向所述程序再控制模块发送含有所述待调整的偏转角的第二分析结果；

所述预设的偏转角计算方法通过以下公式实现：

Δz＝(F2-F1)/k

θ＝arctan(Δz/Δx)

上述公式中：k为薄膜压力传感器的材料系数；F1为压力云图中坐标原点处的实际压力值；F2为压力云图中坐标(Δx,Δz)处的实际压力值；θ为待调整的偏转角；所述坐标原点和坐标(Δx,Δz)由所述机器人工具模块标定压力云图获得。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过分析计算模块中实际值和标准值的对比，以及预设的偏转角计算方法，实现对所述程序再控制模块的控制。

进一步的，所述程序再控制模块，具体用于：

根据所述第一分析结果控制修改所述运动控制程序中打磨头的位置参数，对所述打磨头的位置进行步进调整；

根据所述第二分析结果修改所述运动控制程序中打磨头的偏转角参数，对所述打磨头的偏转角度进行调整。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现对打磨头位置的步进调整和打磨头偏转角度的调整。

进一步的，所述可视化系统包括坐标变化模块、三维显示模块、压力值量化模块、工艺参数显示模块和第二存储模块；

所述坐标变化模块，用于利用欧拉旋转矩阵变换将机器人运动控制模块输出的打磨头的六维工艺参数变换为打磨头的三维工艺参数，所述三维工艺参数包括打磨头的位置参数和方向参数；

所述三维显示模块，用于显示压力云图，还用于将所述打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型共同显示；

所述压力值量化模块，用于对采集到的当前点位的多个实际压力值进行量化，获得量化后的实际压力值；

所述工艺参数显示模块，用于显示量化后的实际压力值、当前点位的多个实际压力值以及打磨头的六维工艺参数；

所述第二存储模块，用于存储量化后的实际压力值、当前点位的多个实际压力值以及打磨头的六维工艺参数。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用压力值量化模块，可以实现对采集到的当前点位的实际压力值进行量化，并可通过工艺参数显示模块将量化后的实际压力值显示；采用工艺参数显示模块，可实现对数据采集系统采集到的当前点位的实际压力值的显示，以及打磨头的六维工艺参数的显示，并利用第二存储模块存储；采用三维显示模块实现压力云图及打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型的共同显示。

进一步的，所述三维显示模块，具体用于：

在第一坐标系统中显示三维工件模型和打磨头模型；还用于对所述第一坐标系进行调整，使待打磨工件上的预设特征点在第一坐标系和第二坐标系中的坐标完全相同的情况下，在所述第一坐标系中显示所述打磨头的三维工艺参数；

其中，所述第一坐标系为所述三维显示模块标定的坐标系，所述第二坐标系为机器人工具模块以所述待打磨工件上的预设特征点作为基准标定的坐标系。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用相同的坐标系，实现打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型的共同显示。

附图说明

图1为本发明实施例的一种打磨调试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种传感器安装机构总成的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种打磨调试系统的闭环控制调试结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、法兰盘，2、传感器贴附板，3、安装板，4、打磨头，5、安装螺栓，6、带刻度的螺栓，7、第一植绒面，8、第二植绒面，9、薄膜压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种打磨调试系统，包括机器人、薄膜压力传感器、传感器安装机构总成、数据采集系统、数据分析及控制系统和可视化系统；

所述传感器安装机构总成用于将打磨头固定于机器人末端，并将薄膜压力传感器固定于打磨头末端；

所述数据采集系统与所述薄膜压力传感器连接，用于采集所述薄膜压力传感器获取的当前点位的多个实际压力值，并获得压力云图；

所述数据分析及控制系统与所述数据采集系统连接，用于对所述压力云图、量化后的当前点位的实际压力值和预存的当前点位的标准压力值进行分析，并根据分析结果对机器人内部的运动控制程序进行实时修正；

所述可视化系统与所述数据采集系统和所述数据分析及控制系统连接，用于对获取的当前点位的多个实际压力值进行量化，还用于根据所述分析结果进行打磨过程的三维可视化显示和工艺参数的可视化显示。

上述实施例中，传感器安装机构总成可以实现薄膜压力传感器和机器人的安装；所述数据采集系统可以实现压力云图的绘制和当前点位多个实际压力值的获取；可视化系统可以实现对所述当前点位的实际压力值的量化，并实现压力云图、当前点位的多个实际压力值和量化后的实际压力值的显示；所述数据分析及控制系统可以实现对数据采集系统采集到的压力云图的获取，可以实现对可视化系统量化后的实际压力值的获取，并可根据所述压力云图和量化后的实际压力值修正数据分析及控制系统中的运动控制程序，获取修正后的打磨头工艺参数，所述修正后的打磨头工艺参数通过可视化系统显示，实现调试过程的可视化。该运动控制程序可移植到类似的多个打磨机器人，大大降低打磨调试成本和时间。

可选地，如图2所示，所述传感器安装机构总成包括法兰盘1、打磨头4和传感器贴附板2；

所述法兰盘1通过第一螺栓固定于机器人末端，所述打磨头4通过安装螺栓5将所述打磨头自带的安装板3固定在所述法兰盘1上；

所述传感器贴附板2通过植绒方式固定于所述打磨头4的末端；

所述薄膜压力传感器9固定于所述传感器贴附板2上。

上述实施例中，传感器安装机构总成中的传感器贴附板2可以实现薄膜压力传感器9的安装，通过薄膜压力传感器9可获得每个打磨点位的实际压力值，从而便于打磨调试。

可选地，还包括带刻度的螺栓6，所述带刻度的螺栓6贯穿传感器贴附板2和安装板3。所述带刻度的螺栓6用于调整传感器贴附板2相对打磨头的位置，保证运动控制程序移植时相对于产生标准时的距离一致。

可选地，所述植绒方式为在所述打磨头4的工作面上设置第一植绒面7，在所述第一植绒面7上设置第二植绒面8，所述传感器贴附板2固定在所述第二植绒面8上。该植绒方式可以实现薄膜压力传感器9的可靠安装。

可选地，所述数据采集系统包括数据采集卡和数据采集模块；

所述数据采集卡，用于采集当前点位的多个实际压力值；

所述数据采集模块，用于根据数据采集卡采集的多个实际压力值获得压力云图；

所述数据采集卡与所述薄膜压力传感器连接，所述数据采集模块与所述数据采集卡通过无线方式连接。

上述实施例中，所述数据采集系统通过所述数据采集卡采集所述薄膜压力传感器9检测到的当前点位的实际压力值，并将当前点位的实际压力值传送至数据采集模块，通过数据采集模块获得压力云图和将当前点位的实际压力值曲线实时显示，另外数据采集模块可通过互联接口将压力云图、当前点位的实际压力值导出至可视化系统和数据分析及控制系统，实现压力云图、当前点位的实际压力值的显示以及运动控制程序的修正。

可选地，所述数据分析及控制系统包括第一存储模块、机器人工具模块、分析计算模块、程序再控制模块和机器人运动控制模块；

所述第一存储模块，用于存储当前点位及与当前点位对应的标准压力值；

所述机器人工具模块，用于对压力云图和工件进行坐标的标定；

所述分析计算模块，用于根据所述压力云图、量化后的实际压力值和标准压力值进行分析，获得分析结果；

所述程序再控制模块，用于根据所述分析结果生成参数修改指令，将所述参数修改指令发送至所述机器人运动控制模块，控制修改内部的运动控制程序中打磨头的六维工艺参数；所述六维工艺参数为打磨头的位置参数和偏转角参数；

所述机器人运动控制模块，用于根据修改后的运动控制程序控制打磨头的运动，并向所述可视化系统发送打磨头的六维工艺参数。

上述实施例中，数据分析及控制系统具备二次开发接口，通过对二次开发接口进行开发，就能匹配数据采集软件和可视化系统，通过网线+交换机实现数据传输，通过数据分析及控制系统中的各个模块以及与数据采集软件和可视化系统的数据互联，实现对所述运动控制程序中的所述打磨头六维参数的自动修正。。

可选地，所述分析计算模块，具体用于：当所述量化后的实际压力值与所述标准压力值之差大于预设误差值时，则向所述程序再控制模块发送第一分析结果；

根据获得的压力云图，通过预设的偏转角计算方法，获得待调整的偏转角，并向所述程序再控制模块发送含有所述待调整的偏转角的第二分析结果；

所述预设的偏转角计算方法通过以下公式实现：

Δz＝(F2-F1)/k

θ＝arctan(Δz/Δx)

上述公式中：k为薄膜压力传感器的材料系数；F1为压力云图中坐标原点处的实际压力值；F2为压力云图中坐标(Δx,Δz)处的实际压力值；θ为待调整的偏转角；所述坐标原点和坐标(Δx,Δz)由所述机器人工具模块标定压力云图获得。

上述实施例中，通过分析计算模块中实际值和标准值的对比，以及预设的偏转角计算方法，实现对所述程序再控制模块的控制。

可选地，所述程序再控制模块，具体用于：

根据所述第一分析结果控制修改所述运动控制程序中打磨头的位置参数，对所述打磨头的位置进行步进调整；

根据所述第二分析结果修改所述运动控制程序中打磨头的偏转角参数，对所述打磨头的偏转角度进行调整。

上述实施例中，可根据分析结果实现对打磨头位置的步进调整和打磨头偏转角度的调整。

可选地，所述可视化系统包括坐标变化模块、三维显示模块、压力值量化模块、工艺参数显示模块和第二存储模块；

所述坐标变化模块，用于利用欧拉旋转矩阵变换将机器人运动控制模块输出的打磨头的六维工艺参数变换为打磨头的三维工艺参数，所述三维工艺参数包括打磨头的位置参数和方向参数；

所述三维显示模块，用于显示压力云图，还用于将所述打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型共同显示；

所述压力值量化模块，用于对采集到的当前点位的多个实际压力值进行量化，获得量化后的实际压力值；

所述工艺参数显示模块，用于显示量化后的实际压力值、当前点位的多个实际压力值以及打磨头的六维工艺参数；

所述第二存储模块，用于存储量化后的实际压力值、当前点位的多个实际压力值以及打磨头的六维工艺参数。

上述实施例中，采用压力值量化模块，可以实现对采集到的当前点位的实际压力值进行量化，并可通过工艺参数显示模块将量化后的实际压力值显示；采用工艺参数显示模块，可实现对数据采集系统采集到的当前点位的实际压力值的显示，以及打磨头的六维工艺参数的显示，并利用第二存储模块存储,例如程序中有P1点，P2点，P3点，则第二存储模块一一记录当前三个点位对应的实际压力值和压力云图。比如P1点量化后的实际压力值为3N,压力云图中峰值为7N，则7N所在的云图区域内的实际压力值都详细对应记录。采用三维可视化模块实现压力云图及打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型的共同显示。

可选地，所述三维显示模块，具体用于：

在第一坐标系统中显示三维工件模型和打磨头模型；还用于对所述第一坐标系进行调整，使待打磨工件上的预设特征点在第一坐标系和第二坐标系中的坐标完全相同的情况下，在所述第一坐标系中显示所述打磨头的三维工艺参数；

其中，所述第一坐标系为所述三维显示模块标定的坐标系，所述第二坐标系为机器人工具模块以所述待打磨工件上的预设特征点作为基准标定的坐标系。

上述实施例中，采用相同的坐标系，实现打磨头的三维工艺参数、三维工件模型和打磨头模型的共同显示。

如图3所示，打磨调试系统的闭环控制调试为利用工件信息，对打磨头和耗材种类进行选择，设计工艺参数、运动路径和节拍，并设定标准压力值，以便对打磨头的运动进行控制。在调试阶段，利用离线编程和坐标标定，对打磨头的工艺参数进行调整，从而输出合格品，再利用合格标准或检测方法：表面粗糙度、喷漆检测和视觉检测，对输出的合格品进行判定，若为合格品，便通过反馈调试过程将调整后的打磨头六维工艺参数反馈至工艺设计环节，实现标准程序的移植。调试过程中可实现运动路径、工艺参数、压力云图及抛磨压力值的可视化。

本发明的打磨调试系统采用数据分析及控制系统获取数据采集系统采集到的压力云图、当前点位的实际压力值，采用压力值量化模块实现对所述当前点位的实际压力值的量化，并根据所述压力云图、量化后的实际压力值修正数据分析及控制系统中的运动控制程序，获取修正后的打磨头六维工艺参数，所述修正后的打磨头六维工艺参数通过可视化系统显示，可视化系统做到了抛磨调试完全已知，加快了抛磨调试时间，缩短了设备调试停机率，使设备利用率大大提高。该运动控制程序可移植到类似的多个打磨机器人，大大降低打磨调试成本和时间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。