CN110576375B - 一种机器人自动涂层打磨***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了涂层打磨技术领域的一种机器人自动涂层打磨***及方法，旨在解决现有技术中人工打磨涂层劳动强度大，效率低，加工一致性差，工作环境对工人危害大的技术问题，包括工业机器人，所述工业机器人的机械臂上安装涂层厚度检测装置、激光扫描仪、涂层打磨装置、力控装置，所述工业机器人、涂层打磨装置与机器人控制柜连接，所述机器人控制柜与主控计算机连接，所述主控计算机连接测量处理器，所述测量处理器与激光扫描仪、涂层厚度检测装置连接。本发明所述机器人自动涂层打磨***及方法采用工业机器人代替人工涂层打磨，减少了恶劣工作环境对工人健康的影响，提高了工作效率，提升了加工质量；提高了加工精度和检测精度。

Description

一种机器人自动涂层打磨***及方法
技术领域
本发明属于涂层打磨技术领域，具体涉及一种机器人自动涂层打磨***及方法。
背景技术
工业机器人作为一种人工替代智能设备已经越来越多的应用到各个行业。尤其是一些工作环境恶劣的场合，急需“机器换人”，以保护工作人员的身心健康。如：车身的打磨。现有的涂层打磨及检测技术采用是人工手动打磨和检测涂层，该技术具有许多不足，如工人的劳动量大、工作环境恶劣，严重损害了工人的身心健康。同时，打磨效果一致性很差，容易过磨、欠磨，难以满足智能制造的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人自动涂层打磨***及方法，以解决现有技术中人工打磨涂层劳动强度大，效率低，加工一致性差，工作环境对工人危害大的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机器人自动涂层打磨***，包括工业机器人，所述工业机器人的机械臂上安装涂层厚度检测装置、激光扫描仪、涂层打磨装置、力控装置，所述工业机器人、涂层打磨装置与机器人控制柜连接，所述机器人控制柜与主控计算机连接，所述主控计算机连接测量处理器，所述测量处理器与激光扫描仪、涂层厚度检测装置连接，所述测量处理器由工控机和数据处理软件构成。
所述涂层打磨装置包括打磨头；所述力控装置包括力控传感器；所述力控传感器安装在打磨头与机械臂之间。
所述打磨头包括盘型砂纸。
所述涂层厚度检测装置包括超声波厚度检测仪。
所述机械臂的自由度至少包括上、下、左、右、前、后。
一种机器人自动涂层打磨方法，包括以下步骤：
a、通过激光扫描仪扫描涂层表面，获取待打磨涂层的表面纹理与点云数据；
b、主控计算机根据激光扫描仪获取的待打磨涂层的表面信息生成打磨平面，由打磨平面离散生成打磨加工路径；
c、工业机器人通过机械臂驱动打磨头按照生成的打磨加工路径完成打磨工作；
d、通过涂层厚度检测装置检测涂层厚度，输出检测结果；
e、当检测结果符合要求时，打磨工作结束；当检测结果不符合要求时，机器人控制柜调整打磨参数，重新生成打磨加工路径；
f、重复步骤c~e，完成涂层打磨工作。
所述检测涂层厚度的方法是：工业机器人通过机械臂驱动涂层厚度检测装置沿前一次的打磨路径再次移动，对于路径上的离散点完成涂层厚度检测，测量过程中，保持激光扫描仪工作，获取待测表面的信息，并由主控计算机利用激光扫描仪获取的待测表面的信息判断待测表面与涂层厚度检测装置的测量面的夹角是否为0，若夹角不为0，则修改工业机器人程序，使工业机器人调整位姿，保证两平面平行。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明所述机器人自动涂层打磨***及方法采用工业机器人代替人工涂层打磨，减少了恶劣工作环境对工人健康的影响，提高了工作效率，提升了加工质量；
（2）本发明所述机器人自动涂层打磨***及方法采用计算机控制，通过力控传感器控制打磨压力，通过激光扫描仪和主控计算机控制涂层厚度检测装置与待测表面的夹角，提高了加工精度和检测精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种机器人自动涂层打磨***工作流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种机器人自动涂层打磨***结构示意图；
图中：1.工业机器人；11.机械臂；12.机器人控制柜；2.力控传感器；3.激光扫描仪；4.超声波厚度检测仪；5.打磨头；6.涂层；7.车身；8.主控计算机；9. 测量处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图2所示，一种机器人自动涂层打磨***，包括工业机器人，工业机器人的机械臂上安装涂层厚度检测装置、激光扫描仪、涂层打磨装置、力控装置，工业机器人、涂层打磨装置与机器人控制柜连接，机器人控制柜与主控计算机连接，主控计算机连接测量处理器，所述测量处理器与激光扫描仪、涂层厚度检测装置连接。力控装置包括力控传感器，涂层打磨装置包括打磨头，力控传感器安装在打磨头与机械臂之间，涂层打磨装置能够通过带动盘型砂纸高速旋转，有效的去除涂层余量，力控传感器用于实时检测打磨头相对涂层的压力，通过机器人控制柜控制合适的压力范围，保证打磨加工的一致性。涂层厚度检测装置包括超声波厚度检测仪，用于检测轨道车辆、汽车等车身上的涂层厚度，在进行厚度检测时应保证超声波厚度检测仪等厚度检测装置的测量面与待测涂层表面夹角为零，才能获得准确的测量结果，因此在进行厚度检测是采用激光扫描仪配合主控计算机实时调整工业机器人的位姿，以达到精确测量的目的。为精确完成涂层打磨工作，要求工业机器人的机械臂的自由度至少包括上、下、左、右、前、后六个。采用工业机器人代替人工涂层打磨，减少了恶劣工作环境对工人健康的影响，提高了工作效率，提升了加工质量。
如图1所示，机器人自动涂层打磨方法，包括以下步骤：
机器人按照预设程序到达待测车身表面附近；
搭载在机器人末端的激光扫描仪工作，获取待测表面的表面纹理与点云数据；
利用主控计算机上安装的软件，主控计算机根据激光扫描仪获取的待打磨涂层的表面信息生成打磨平面，由打磨平面离散生成打磨加工路径；
机器人夹持末端安装的打磨头沿着打磨路径移动，完成涂层打磨加工；
机器人回到加工路径起始点，同时开启激光扫描仪，获取待测表面的信息；
机器人夹持末端安装的涂层厚度检测装置，沿着前一次打磨路径再次移动；
主控计算机利用激光扫描仪获取的表面信息，计算待测表面与搭载在机器人末端的厚度测量仪的测量面的夹角；
判断两平面的夹角是否为0，保证两平面平行，使得测量结果精确；
若夹角不为0，则修改机器人程序，并将修改后的程序通过数据总线传输给机器人控制柜，由其控制工业机器人改变工业机器人末端机械臂的位姿，使得待测平面与厚度检测仪平面平行；
测量涂层厚度，并反馈给机器人控制柜；
当检测结果符合要求时，打磨工作结束；当检测结果不符合要求时，根据反馈的测量厚度，由机器人控制柜发出指令调整打磨参数；直至打磨工作符合要求。
激光扫描仪与厚度检测仪与测量处理器相连接，最终测量处理器将信息传输给主控计算机。其中，测量处理器负责处理扫描仪采集的待测表面纹理与点云数据，实现大规模点云数据的实时高效处理，并将处理的结果反馈给主控计算机。主控计算机主要完成打磨的逻辑控制，实现整个***设备的协调。
本发明所述机器人自动涂层打磨***及方法采用计算机控制，通过力控传感器控制打磨压力，通过激光扫描仪和主控计算机控制涂层厚度检测装置与待测表面的夹角，提高了加工精度和检测精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种机器人自动涂层打磨方法，其特征是，采用一种机器人自动涂层打磨***，所述***包括工业机器人，所述工业机器人的机械臂上安装涂层厚度检测装置、激光扫描仪、涂层打磨装置、力控装置，所述工业机器人、涂层打磨装置与机器人控制柜连接，所述机器人控制柜与主控计算机连接，所述主控计算机连接测量处理器，所述测量处理器与激光扫描仪、涂层厚度检测装置连接，所述测量处理器包括工控机和数据处理软件；所述涂层打磨装置包括打磨头；所述力控装置包括力控传感器；所述力控传感器安装在打磨头与机械臂之间；所述打磨头包括盘型砂纸；所述涂层厚度检测装置包括超声波厚度检测仪；所述机械臂的自由度至少包括上、下、左、右、前、后；
所述方法包括以下步骤：
a、通过激光扫描仪扫描涂层表面，获取待打磨涂层的表面纹理与点云数据；
b、主控计算机根据激光扫描仪获取的待打磨涂层的表面信息生成打磨平面，由打磨平面离散生成打磨加工路径；
c、工业机器人通过机械臂驱动打磨头按照生成的打磨加工路径完成打磨工作；
d、通过涂层厚度检测装置检测涂层厚度，输出检测结果；
e、当检测结果符合要求时，打磨工作结束；当检测结果不符合要求时，机器人控制柜调整打磨参数，重新生成打磨加工路径；
f、重复步骤c~e，完成涂层打磨工作；
所述检测涂层厚度的方法是：工业机器人通过机械臂驱动涂层厚度检测装置沿前一次的打磨路径再次移动，对于路径上的离散点完成涂层厚度检测，测量过程中，保持激光扫描仪工作，获取待测表面的信息，并由主控计算机利用激光扫描仪获取的待测表面的信息判断待测表面与涂层厚度检测装置的测量面的夹角是否为0，若夹角不为0，则修改工业机器人程序，使工业机器人调整位姿，保证两平面平行。
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