CN115592517A

CN115592517A - 智能柔性打磨方法及装置

Info

Publication number: CN115592517A
Application number: CN202211333380.1A
Authority: CN
Inventors: 田冬冬; 陈博; 崔凯华; 王晓勇; 杨涛; 姚莲莲; 高策; 辛小臣
Original assignee: Beijing Metallurgical Equipment Research Design Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Metallurgical Equipment Research Design Institute Co Ltd
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2023-01-13

Abstract

本发明提供了一种智能柔性打磨方法及装置，包括：S110、对打磨件的轮廓一次扫描获得点云数据，将点云数据按照预设算法分析打磨件与预设模型的差值；S120、将点云数据分为若干区域，分别对各个区域的点云数据分析并计算各个区域与预设模型上所属区域的空间偏移量，并将空间偏移量与打磨区域和打磨工艺结合，确定各个区域的打磨轨迹；S130、打磨机器根据各个区域的打磨轨迹对打磨件进行第一次打磨；S140、每完成一个区域的打磨后，打磨机器上传打磨结果至控制***，经控制***确认后下达下一个区域的打磨指令，直至所有区域的打磨轨迹打磨完成。利用上述智能柔性打磨方法及其配套的装置，可以有效解决现有技术中人工打磨效率低、打磨一致性差的问题。

Description

智能柔性打磨方法及装置

技术领域

本发明涉及智能打磨领域，更为具体地，涉及一种智能柔性打磨方法及装置。

背景技术

在现有技术中，对打磨件的打磨有两种方法。一、由操作人员手持刀具进行打磨，在机械加工打磨的过程中，刀具的长期使用会导致刀口的钝化，影响后续的加工，并且，人工打磨工作效率低，打磨成品一致性较差，会对操作人员的人身造成损伤，安全性也存在有很大的隐患。二、由机器人配合打磨机对打磨件进行打磨，不同的打磨产品需要用不同形状的支撑架支撑，并且，使用上述支撑架支撑打磨的过程中需人工安装打磨件，操作不便的同时对操作人员的人身安全造成隐患。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种智能柔性打磨方法及装置，可以有效解决现有技术中人工打磨效率低、打磨一致性差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种智能柔性打磨方法，包括如下步骤：

S110、对打磨件的轮廓一次扫描获得点云数据，将点云数据按照预设算法分析打磨件与预设模型的差值，其中，若差值超出预设范围时，控制***发出警报；

S120、将点云数据分为若干区域，分别对各个区域的点云数据分析并计算各个区域与预设模型上所属区域的空间偏移量，并将空间偏移量与打磨区域和打磨工艺结合，确定各个区域的打磨轨迹；

S130、打磨机器根据各个区域的打磨轨迹对打磨件进行第一次打磨；

S140、每完成一个区域的打磨后，打磨机器上传打磨结果至控制***，经控制***确认后下达下一个区域的打磨指令，直至所有区域的打磨轨迹打磨完成。

此外，优选的方案为，对完成所述第一次打磨后的打磨件二次扫描，所述控制***对二次扫描的点云数据分析确定打磨件的空间偏移量，其中，当空间偏移量大于预设偏移量时，则所述控制***对打磨机器下发打磨指令和待打磨位置坐标，打磨机器对所述待打磨位置分段打磨。

此外，优选的方案为，在S110中，将所述点云数据转换为三维模型，将所述三维模型与控制***内预设模型对比确认打磨的鼓包现象，当出现鼓包现象所述控制***对鼓包区域标记并发出警报。

此外，优选的方案为，调控所述空间偏移量的补偿值，根据所述补偿值和所述打磨机器的进刀量确定打磨件的打磨次数。

根据本发明的另一个方面，提供了一种智能柔性打磨装置，用于执行上述的智能柔性打磨方法，包括：

打磨机器，用于控制刀具的打磨轨迹和打磨操作；

扫描模块，用于采集打磨件的表面的点云数据，根据点云数据确定打磨件的空间偏移量，并根据空间偏移量确定刀具的打磨轨迹和刀具的类型；

控制***，用于接收打磨机器的打磨结果，并根据打磨结果下达打磨指令，直至完成打磨件的打磨操作。

此外，优选的方案为，还包括：警报模块，设在所述控制***内，用于接收所述点云数据并3D建模，将3D建模与预设模型对比差值，当差值超出预设范围的打磨件，警报模块发出警报。

此外，优选的方案为，还包括：

电动主轴，设在所述打磨机器上；

刀库，设在所述打磨机器的作业范围内，其内设有若干与所述电动主轴相连的刀具；

滑台组件，包括转运轨道、设在所述转运轨道上的基座、设在所述基座上的承载平台和设在所述承载平台上的工装支架。

此外，优选的方案为，还包括：

防护组件，设在所述承载平台上，包括插销和弹簧，其中，

所述插销贯穿所述承载平台固定设在所述基座上，所述弹簧设在所述承载平台与所述基座间。

此外，优选的方案为，每个刀具适配一个传感器。

此外，优选的方案为，冷却件，所述刀库的若干刀具设在所述冷却件的射程范围内，其中，所述冷却件包括风冷喷嘴和水冷喷雾；

吸尘装置，设在所述滑台组件上；

排屑装置，设在所述滑台组件上。

利用上述根据本发明的智能柔性打磨方法及装置，采用机器操作代替人工打磨，并通过控制***的智能分析，将打磨轨迹分为若干区域，针对不同区域使用不同的刀具，既保证了打磨件的一致性，还提高打磨的工作效率。并且，在打磨之前通过扫描模块对打磨件进行来料检查，针对超差区域进行标记，同时，提示工作人员及时处理，减少了人力成本，避免现有技术中打磨操作对人体的损伤，提高工作效率，保证作业安全。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

在附图中：

图1是本发明的智能柔性打磨方法的流程图；

图2是本发明的智能柔性打磨装置的控制示意图；

图3是本发明的智能柔性打磨装置的工艺流程图；

图4是本发明的智能柔性打磨装置的警报控制逻辑图；

图5是本发明的滑台组件和刀库的示意图。

附图标记说明：

1、转运轨道；2、基座；3、承载平台；4、工装支架；5、刀库；6、插销；7、弹簧；8、刀具；9、冷却件。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1是本发明的智能柔性打磨方法的流程图；图2是本发明的智能柔性打磨装置的控制示意图；图3是本发明的智能柔性打磨装置的工艺流程图；

图4是本发明的智能柔性打磨装置的警报控制逻辑图；图5是本发明的滑台组件和刀库的示意图。

如图1所示，为本发明提供的智能柔性打磨方法。该智能柔性打磨方法应用于一种智能柔性打磨装置。如图2-图5所示，该智能柔性打磨装置，包括打磨机器、扫描模块和控制***。

其中，打磨机器用于控制刀具8的打磨轨迹和打磨操作。扫描模块用于采集打磨件的表面的点云数据，根据点云数据确定打磨件的空间偏移量，并根据空间偏移量确定刀具8的打磨轨迹和刀具8的类型。控制***用于接收打磨机器的打磨结果，并根据打磨结果下达打磨指令，直至完成打磨件的打磨操作。

进一步的，该智能柔性打磨装置还包括警报模块，设在控制***内，用于接收点云数据并3D建模，将3D建模与预设模型对比差值，当差值超出预设范围的打磨件，警报模块发出警报。

更进一步的，还包括设在打磨机器上设有电动主轴。刀库5设在打磨机器的作业范围内，其内设有若干与电动主轴相连的刀具8。在一个实施例中，电动主轴采用电机内置的方式，主轴与刀柄采用拉钉式连接，刀具8的拉紧松开采用液压或气压驱动。在使用时，打磨机器根据扫描模块的指令选取指定的刀具8，通过将移动机械臂移动至刀库5中，选取支定的刀具8，并按照上述方法将刀具8与电动主轴相连，连接完成后，再次移动机械臂至作业工位对打磨件进行打磨操作。

更进一步的，还包括滑台组件，滑台组件包括转运轨道1、设在转运轨道1上的基座2、设在基座2上的承载平台3和设在承载平台3上的工装支架4，其中，打磨件设在工装支架4上。扫描模块设在打磨机器上，包括视觉引导单元和力控感知单元。控制***与打磨机器和扫描模块电连接。在一个实施例中，操作人员在上下料工位将打磨件固定设置在工装支架4上，通过转运轨道1将打磨件运送至打磨工位，设置在打磨机器上的扫描模块对打磨件进行扫描，确认扫描件是否符合打磨标准，对于符合标准的打磨件计算空间偏移量，进而得出打磨轨迹，对打磨件进行打磨操作；对于不符合标准的打磨件的超差区域做标记，并及时发出警报。

其中，转运轨道1中的主要元器件均选用重载产品，可保证每个承载平台3的有效载荷达到6吨，共有两个承载平台3，都可以进行打磨上料。既使整套装置能够高效率工作，又保证了滑台组件的使用寿命满足要求。工装支架4为设在转运轨道1上的仿形工装支撑架，在支撑架底部装有缓冲机构，保护转运轨道1，延长转运轨道1使用寿命。

更进一步的，还包括设在承载平台3上的防护组件，防护组件包括插销6和弹簧7，其中，插销6贯穿承载平台3固定设在基座2上，保证承载平台3和基座2之间的位置关系，确保二者之间连接牢固，不发生位移；弹簧7设在承载平台3与基座2间，减缓基座2的震动频率，起到防震的目的，进而保护转运轨道1，并保证承载平台3上的产品不会发生偏移。更进一步的，上述缓震方法除了弹簧7结构，还有结构可以实现，例如膨胀节、U型管等。

更进一步的，每个刀具8适配一个传感器。在一个实施例中，打磨机器自动换更换刀具8，刀库5为圆盘刀库5，刀库5设在打磨机器旁，刀库5用于存放不同尺寸规格的打磨刀具8。刀库5与控制***电连接，并且在刀具8的夹持处设有适配的传感器，通过将传感器与控制***相连实现信号互传，进而实现打磨机器的自动换刀。在自动程序控制下，打磨机器人带动电主轴选取不同规格的磨料来打磨铸造毛坯上的不同部位。

更进一步的，该智能柔性打磨装置还包括冷却件9，刀库5的若干刀具8设在冷却件9的射程范围内，将打磨完毕后的刀具8放入刀库5后，通过冷却件9喷射气体或者液体对刀具8降温，从而有效延长刀具8的使用寿命。具体的，冷却件9包括风冷喷嘴和水冷喷雾等，当冷却件9为风冷喷嘴时，风冷喷嘴设在刀库5的上内壁或者侧内壁或者库口的位置，将压缩空气通过喷嘴喷射到刀具8上，实现刀具8的快速降温，有效延长磨料的使用寿命。

更进一步的，吸尘装置设在滑台组件上，排屑装置设在滑台组件上。具体的，吸尘装置和排屑装置设置在转运轨道1的两侧，吸尘装置可以为大功率的吸尘器，对打磨过程中产生的尘土进行吸附；排屑装置可以为排屑机，用于收集打磨机器产生的废屑，并将废屑传输到收集车上，有效减少操作现场落灰的情况，符合国家相关的安全、环保、除尘的标准，保证操作人员的人身健康，并且符合标准的装置要求。

下面，通过另一个实施例对本发明所涉及的智能柔性打磨装置进行详细说明。

首先，将打磨件安装于打磨工装支架4上，由滑台组件驱动进入打磨工位，接着，由打磨机器带动视觉引导单元对工件的毛刺及周边区域进行扫描拍照，采集相关数据，获得打磨件的表面的实际轮廓位置以及毛刺位置、宽度、高度、截面积等反映毛刺形态的参数信息。

然后，利用获得的打磨件的表面的实际轮廓信息修正预设打磨路径。对于外部分型面，再通过一定规则对由毛刺各参数反映出的毛刺打磨难易程度信息进行判断，决定是否对修正后的打磨路径做进一步的调整。

最终，磨料沿修正(或并进一步调整)后的路径进行打磨。打磨路径调整带来的结果，反映到打磨效果上，对于符合一定标准的毛刺，可以保证打磨效果。

如图1所示，为本发明提供的智能柔性打磨方法，包括如下步骤：

进一步的，对完成第一次打磨后的打磨件二次扫描，控制***对二次扫描的点云数据分析确定打磨件的空间偏移量，其中，当空间偏移量大于预设偏移量时，则控制***对打磨机器下发打磨指令和待打磨位置坐标，打磨机器对待打磨位置分段打磨，同时，二次扫描还可以识别打磨件上有无毛刺，是否符合打磨完成后的标准，对于不符标准的位置进行二次打磨。在一个实施例中，打磨轨迹可能为矩形或者圆形或者带有圆弧的矩形，针对直线的打磨采用一种打磨算法和打磨刀具8，对圆弧的打磨采用另一种打磨算法和打磨刀具8，因此，将打磨轨迹分为若干个不同区域，依次打磨直至全部打磨完成，可以有效保证打磨质量和打磨速度，保证完成打磨后的打磨件的一致性。

进一步的，在S110中，将点云数据转换为三维模型，将三维模型与控制***内预设模型对比确认打磨的鼓包现象，当出现鼓包现象控制***对鼓包区域标记并发出警报，方便人工后续快速处理，提高工作效率。其中，对于打磨件的表面的扫描可以省略为几个关键区域的扫描，可以更快的提高工作效率。

进一步的，人工调控空间偏移量的补偿值，根据补偿值和打磨机器的进刀量确定打磨件的打磨次数。在一个实施例中，操作人员可在控制***的显示器或者现场的操作台上控制打磨软件上设置的偏移的补偿值，将偏移的补偿值按照进刀量分为多次偏移，防止刀具8撞刀，延长刀具8的使用寿命。每完成一个区域的毛刺打磨后，打磨机器反馈打磨结果至控制***，控制***下发下一个打磨指令，直至所有打磨轨迹完成。

下面，通过更加具体的实施例对本发明的智能柔性打磨方法及装置进行详细说明。

本发明涉及的智能柔性打磨装置可保证打磨产品在磨削过程中可以取得更好的表面加工质量。该智能柔性打磨装置包括控制***、扫描模块和打磨机器，其中，在控制***内还设有警报模块。具体的，该智能柔性打磨装置的按照智能柔性打磨方法执行操作。

打磨产品：叉车的配重铁。

打磨场地：封闭式除尘房。

打磨原理：打磨件安稳放置并在打磨机器人的家具上固定好后，通过移动滑台组件移入打磨工位，此时，打磨机器人带着3D激光头对打磨件的特征区域进行扫描，视觉引导单元对采集的点云数据进行分析、处理，计算打磨的3D偏移数据，视觉计算处理完成后，打磨机器人根据视觉引导单元提供的偏移数据修正打磨轨迹并进行打磨，也可预留通过点云数据进行打磨件的表面的缺陷分析的功能扩展能力，可有效测量出每个产品毛刺大小。在打磨期间，力控感知功能对刀具8的打磨轨迹实时监测，防止刀具8撞刀。

打磨标准：

①打磨机器人的打磨平衡块的毛刺、纰缝，铸件打磨后质量在-1～0mm以内；

②视觉引导单元的定位精度：±0.5mm，在二次扫描时的重复定位精度为±0.1mm。

打磨工艺：

1、同品种同批次铸件尺寸误差在+5mm以内；

2、工件上下件：工件由车间行吊人工上线及下线，人工固定于支撑工装上；

3、手动装夹方式，定位准确、装夹方便可靠，装夹时间不超过60秒；

4、3D激光头对工件的合模缝位置误差进行调整；

5、两台机器人同时打磨；

6、切割浇冒口或过大的毛刺、披缝；

7、打磨工件所有的毛刺、披缝(因工装干涉和工件复杂结构造成的刀具8接触不到的除外)。

8、毛刺形状：毛刺总体呈片状，分布于工件铸造分型面、轮廓边界及孔口等处，此外，浇冒口敲掉后的块状残留也需要打磨去除。其中，工件打磨前需要人工预处理，敲打去除过于高大的毛刺，人工打磨定位孔及定位面，以保证自动打磨装置打磨效果。

9、打磨完成的铸件外观表面不高于目标表面的凸出现象，铸件打磨质量在-1～0mm以内；

10、所有的打磨处必须随形，光滑平整，不可有锐角、锐边，手摸不可有割手的锐处；

11、打磨节拍控制在30分钟，即每30分钟可从打磨***下线处下件一个工件。

生产条件：

1、打磨节拍控制在30分钟，即每30分钟可从打磨***下线处下件一个工件；

2、打磨的铸件外观表面不可有高于目标表面的凸出现象，铸件打磨质量在-1～0mm以内；

3、所有的打磨处必须随形，光滑平整。不可有锐角、锐边。手摸不可有割手的锐处；

4、整体噪声＜85db；

5、环境条件：

①电源：380/220V±10％，50HZ±20％；

③温度：0～45℃；

③相对湿度：最冷月平均77％，最热月平均85％。

产品磨料：

根据工件材质及毛刺情况，采用钎焊CBN磨料进行打磨。CBN是人工合成超硬磨料，硬度仅次于金刚石，但耐热性和化学稳定性等却远远高于金刚石，更加适合铸铁打磨。另一方面，钎焊工艺可保证磨料的有效可用高度和容屑空间，与电镀工艺相比，更加适合于粗打磨。

磨料可根据工件不同打磨位置的需要设计成多种形状，可切可磨，磨料外形及对应加工，有助于优化机器人打磨路径。

打磨步骤(在本实施例中，打磨机器人的数量为两台)：

1、首先，启动该智能柔性打磨装置的控制***，***进行自检，接着通过吊装将配重铁吊送至打磨房外的上料工装处并对配重铁进行基础检查。

2、接着，在上料工装处将配重铁固定在打磨机器人的夹具上，此时，上料处包括两个上料口，分别是A端和B端，按下启动按钮有扫描模块判断物料(相当于配重铁)是否在夹具的固定位上，判断结果为有物料，则由滑台组件将打磨机器人运行至打磨位，判断结果为无物料，则等待物料，直至检测结果为有物料再运送至打磨位，送至打磨位后，滑台组件触发停止信号。具体的，在滑台组件中的地轨(相当于转运轨道1)的两端均可上下料。

3、当滑台组件停止后，控制***出发打磨机器人的启动信号。由打磨机器人A和打磨机器人B上的扫描模块的3D激光头对配重铁上的合模缝进行扫描，扫描模块的内部程序自动完成相关算法并上传数据至PLC总控***(相当于控制***)。

4、打磨机器人通过3D激光头对配重铁的局部特征区域(也可以为全部特征区域)进行扫描，获得该区域的点云数据。

5、PLC总控***接收3D激光头扫描配重铁的点云数据并对关键部位(打磨可能会干涉区域)的点云数据进行分析、处理，将PLC总控***内的标准模型与配重铁进行比对，获取其两者的差异，如果配重铁超差严重则通过警报模块进行警报。

6、对关键部位(打磨可能会干涉区域)的点云数据进行分析、处理，将PLC总控***内的标准模型与配重铁进行比对后进行鼓包确认，若有鼓包位置，则用软件对鼓包的区域标记，方便操作人工对问题点的后续处理，并通过警报模块进行警报，提示操作人员即时处理。

7、根据PLC总控***内预设的铸造工艺与打磨位置和打磨工艺相结合，将配重铁划分为若干区域，分别对区域内的点云数据进行分析、处理、提取局部特征，计算实际工件局部特征与标准工件的局部特征之间的空间偏移量。

8、打磨机器人根据空间偏移量的数据将打磨机器人与通过更新工件局部对应工件坐标系相结合的方法，采用分段式的手段调整打磨轨迹。

9、打磨机器人根据扫描模块的指令选择刀具8，PLC总控***打开刀库5和防尘房与刀库5内的吹气装置，打磨机器人根据调整后的打磨轨迹进行第一次打磨作业。期间，操作人工可在现场的操作台上控制打磨软件上设置偏移的补偿值，操作人员可以将偏移的补偿值按照进刀量分为多次偏移。

10、每完成一个区域的打磨，打磨机器人将反馈打磨结果至控制***和视觉引导单元，视觉引导单元接收打磨结果并下发下一个打磨指令，直至所有打磨轨迹完成。

11、配重铁完成第一遍打磨后，还需对配重铁进行二次扫描，确保打磨结果符合标准，若二次扫描后检测出配重铁上仍有毛刺残留的轨迹，视觉引导功能则单独进行下发打磨指令，打磨机器人分段进行二次打磨。其中，二次打磨的标准为：残留物高于铸件本体(配重铁或者工件)一定高度，扫描模块通过软件需将二次打磨的部位坐标发送至打磨机器人。

12、完成二次扫描或者二次打磨后PLC总控***下达指令至打磨机器人A和打磨机器人B，使打磨机器人A和打磨机器人B自动完成合模缝和浇铸口的打磨。期间，打磨机器人对相关合模缝进行自行判断，在打磨期间，打磨机器人根据打磨区域的不同自动换刀。

13、当配重铁打磨完成后通过转运轨道1移出打磨工位至上料口，操作人员进行下料操作，未打磨的配重铁(工件)通过转运轨道1移进打磨工位，单次循环结束。

为了更好的满足打磨要求，根据配重铁铸件的特性，测试了多种磨料，最后根据打磨位置不同，设计了不同的打磨磨料，磨料通过与以下方式进行集成：磨料——刀杆——HSK63A刀柄——电主轴。磨料损耗后可人工进行更换，其他都为标准件，可以反复利用。

上述打磨步骤的单个工件的打磨时长控制在30分钟内。

警报控制逻辑：在控制***运行过程中，包括三种警报情况：装置报警、急停按钮和停止按钮。

其中，装置报警的启动包括严重故障和轻微故障两种情况。严重故障时，装置紧急停机并HMI显示，当故障清除后***自动复位并重新启动。轻微故障时，装置暂停并HMI显示，当故障清楚后***继续生产运行。

其中，当遇到突发情况按下急停按钮后，装置紧急停机并HMI显示，当故障清除后***自动复位并重新启动。

其中，操作人员按下停止按钮，该智能柔性打磨装置顺序停机。

本发明所涉及的智能柔性打磨方法、装置和装置在***设计过程中需要综合考虑多方面的因素，其中最重要的因素包括：

1、高可靠性、高可用性

由于***承担的是与生产相关的关键业务，要保证向用户提供不间断的服务，这就要求在装置选型过程中，考虑到***的高可靠性，以提供计算机***7*24小时连续运行。

2、可扩展性

在当今发展迅速的信息领域，应用环境、***的软、硬件都会不断地加以更新，因此必须考虑到计算机***的灵活性和扩充性，而且这种扩展是以不改变***的整体架构为前提。

3、实用性和经济性

***设计及装置选型时要充分考虑到资源的合理配置，使整个***具有最高的性能/价格比；还要支持目前生产***的数据库、中间件、工具软件和应用软件，使用户可以在保护已有投资的基础上增加有关装置，灵活扩充***。

4、先进性和成熟性

随着信息技术的发展，出现了许多新的技术和产品，但为了保障***的稳定性和可靠性，优先考虑成熟产品的前提下，充分地利用新的技术和已成功的经验。本项目中推荐的产品和技术要符合当代信息技术发展趋势，既包含有先进技术又有发展空间，并且是各个领域公认的、技术领先且功能完备的成熟产品和技术。

其中，该智能柔性打磨装置包括控制***、打磨机器、滑台组件、刀库5和扫描模块。控制***为PLC总控***和工控机运算处理***，PLC总控***可以实现对所有装置(在本实施)的安全检测及调度；滑台组件为双工位的移动滑台组件，通过双工位滑台组件实现人工上下料与打磨机器人打磨加工的并行操作，滑台组件包括转运轨道1、设在转运轨道1上的基座2、设在基座2上的承载平台3和设在承载平台3上的工装支架4，其中，打磨件设在工装支架4上；扫描模块为3D激光扫描***，扫描模块包括视觉引导单元和力控感知单元，视觉引导单元具有扫描和引导功能，扫描模块实现对打磨件的定位及偏差补偿，其中，扫描为3D激光扫描，引导为引导打磨机器人工作，视觉引导的坐标系与打磨机器人的坐标系相同，根据扫描对比结果，引导打磨机器人工作；打磨机器为打磨机器人，其上配置快速换刀技术，打磨机器人带动电主轴对打磨件进行切削及磨削加工，具体的，打磨机器人采用ABBIRB 6700-200/2.60机器人，其上配置自主开发的磨削***。

在打磨机器人上设有电动主轴，电动主轴具有智能感知功能可以与刀库5中的刀具8自动连接，同时，在每个打磨机器人的夹具上安装3D激光头。刀库5设在打磨机器人的作业范围内，其内设有若干与电动主轴相连的刀具8，刀具8的数量至少为三个，确保刀具8可以适配打磨产品的多种打磨方式。控制***与打磨机器人和扫描模块电连接，并且，控制***接收扫描模块的扫描数据并根据打磨轨迹下达下一步指令。

本发明所涉及的智能柔性打磨方法及装置中的软件主要包含三大功能：

一、配重铁表面缺陷定位模块：

1、工件到位，视觉引导单元接收PLC总控***的到位信号后，开始准备3D扫描。

2、打磨机器人运行到起始位给扫描仪开始扫描，按照预先规划的路径通0.1mm的脉宽信号方式，打磨机器人带动扫描仪开始扫描，运行完整个扫描轨迹后视觉***开始计算。

3、与标准模型进行比对，获取其两者的差异，如果产品超差严重则进行报警。(超差会干涉打磨路径，可能会对机器人或末端工具造成损伤)

4、同时进行鼓包确认，若有则用软件进行鼓包区域标记，并在前端进行展示，方便人工后续处理；

二、配重铁3D重建算法模块：

通过扫描工件得到点云数据并建模，与标准模型比较，得到铸件的位置偏移量，机器人根据此偏移量修正打磨轨迹。

1、通过扫描仪得到的数据，视觉引导单元对采集的点云数据进行分析、处理，计算打磨部位的3D位置。

2、根据铸造工艺和打磨位置及打磨工艺，将工件划分为一些局部区域，激光头扫描工件的局部特征，计算实际工件局部特征与标准工件的局部特征之间的空间偏移量，根据偏移量数据机器人通过更新工件局部对应工件坐标系的方法分段式调整打磨轨迹。

3、打磨机器人解析控制指令选择规定刀头，进行毛刺打磨；若打磨该毛刺需要多个刀头，机器人***根据指令结合预先设定的刀头选择的规则，进行自动刀头切换打磨。

4、每完成一个毛刺打磨过程，机器人***反馈打磨结果至控制***和视觉引导单元，视觉引导单元下发下一个打磨指令；直至所有打磨轨迹完成。

5、在所有毛刺打磨完成后，视觉***完成打磨。

6、完成本次工件的自动化打磨。

7、完成打磨后，PLC总控***接收到完成信号后，滑台组件移动到下料位置，等待下次工件到位信号。

8、每次扫描、建模、规划路径时间控制在5分钟以内。

三、配重铁控制模块：

1、同一工件毛刺位置不同，需要采用不同的刀头进行打磨，软件根据预先设定规则，预设对应打磨区域使用的打磨刀头，与打磨机器人进行数据交互，发送打磨机器人执行对应程序的指令，同时将打磨路径偏移计算结果发送给打磨机器人。打磨机器人按照偏移后的轨迹进行打磨，路径包含以标定的原点为起始点，打磨进刀点，打磨退刀点，至打磨机器人到达的位置坐标，完整的运动轨迹信息；

2、打磨机器人解析控制指令选择规定刀头，进行毛刺打磨；若打磨该毛刺需要多个刀头，打磨机器人根据指令结合预先设定的刀头选择，进行自动刀头切换打磨；每完成一个毛刺打磨过程，打磨机器人反馈打磨结果至控制***和视觉引导单元，视觉引导单元下发下一个打磨指令，直至所有毛刺打磨轨迹完成。

本发明所涉及的智能柔性打磨方法及装置，至少具有如下优点：

1、本发明的智能柔性打磨方法及装置，采用3D激光线扫引导打磨机器的打磨操作，通过坐标系偏移纠正打磨路径，并且可通过软件补偿偏移量的功能确定打磨次数，来确保打磨件的打磨质量。

2、本发明的智能柔性打磨方法及装置，可直接对生铁铸件进行打磨操作，通过扫描模块将打磨路径分段规划，不同路径选择对应磨料，确保打磨的整体质量，并且，在打磨过程中，打磨机器上的电主轴可自动换刀，更加智能。

本发明的智能柔性打磨方法及装置可根据实际上方工装及工件的重量、尺寸、打磨精度以及工艺流程而改变。打磨机器人的品牌不限于ABB，其他机器人都可以运用，例如KUKA、FANUC等。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的智能柔性打磨方法及装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的智能柔性打磨方法及装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种智能柔性打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的智能柔性打磨方法，其特征在于，还包括：

对完成所述第一次打磨后的打磨件二次扫描，所述控制***对二次扫描的点云数据分析确定打磨件的空间偏移量，其中，当空间偏移量大于预设偏移量时，则所述控制***对打磨机器下发打磨指令和待打磨位置坐标，打磨机器对所述待打磨位置分段打磨。

3.如权利要求1所述的智能柔性打磨方法，其特征在于，还包括：

在S110中，将所述点云数据转换为三维模型，将所述三维模型与控制***内预设模型对比确认打磨的鼓包现象，当出现鼓包现象时所述控制***对鼓包区域标记并发出警报。

4.如权利要求1所述的智能柔性打磨方法，其特征在于，还包括：

调控所述空间偏移量的补偿值，根据所述补偿值和所述打磨机器的进刀量确定打磨件的打磨次数。

5.一种智能柔性打磨装置，用于执行如权利要求1-4中任一项所述的智能柔性打磨方法，其特征在于，包括：

打磨机器，用于控制刀具的打磨轨迹和打磨操作；

6.如权利要求5所述的智能柔性打磨装置，其特征在于，还包括：

警报模块，设在所述控制***内，用于接收所述点云数据并3D建模，将3D建模与预设模型对比差值，当差值超出预设范围的打磨件，警报模块发出警报。

7.如权利要求5所述的智能柔性打磨装置，其特征在于，还包括：

电动主轴，设在所述打磨机器上；

8.如权利要求7所述的智能柔性打磨装置，其特征在于，还包括：

防护组件，设在所述承载平台上，包括插销和弹簧，其中，

9.如权利要求7所述的智能柔性打磨装置，其特征在于，

每个刀具适配一个传感器。

10.如权利要求7所述的智能柔性打磨装置，其特征在于，还包括：

冷却件，所述刀库的若干刀具设在所述冷却件的射程范围内，其中，所述冷却件包括风冷喷嘴和水冷喷雾；

吸尘装置，设在所述滑台组件上；

排屑装置，设在所述滑台组件上。