CN204584868U - 曲面零件的加工设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的曲面零件的加工设备，主要由机器人、位姿标定块、标定定位件、三维扫描装置及上位机组成，由此，先使三维扫描装置分别扫描曲面零件、位姿标定块，再将图像数据传至上位机，以对图像数据进行逆向建模及数据分析，由此得到第一相对偏转值；然后，加工该曲面零件加工，并在加工完后换上另一个曲面零件；接着，再使三维扫描装置分别扫描另一个曲面零件、位姿标定块，然后将图像上数据传至上位机，以得到第二相对偏转值，并计算得出第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的偏转误差；接着，由上位机根据偏转误差对机器人进行补偿修正；然后，对另一个曲面零件进行加工；重复上述步骤，直至所有曲面零件加工完成。
Description
技术领域
本实用新型涉及曲面零件的加工技术领域，尤其涉及一种大尺寸曲面零件的加工设备。
背景技术
目前对于大尺寸的曲面零件的加工方式，普遍为采用CNC机床加工或者人工加工，可是，若采用CNC机床加工，则存在机床占地面积大、成本高的问题；若采用人工加工，则存在效率低、精度差的问题。
因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供曲面零件的加工设备，以解决现有技术中在加工大尺寸曲面零件时存在占地面积大、成本高、效率低及精度差的问题。
本实用新型是这样实现的，曲面零件的加工设备，所述曲面零件具有至少一个加工面，所述加工面上设有用以对所述加工面进行加工的加工方向，所述加工设备包括：
供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；
靠近于所述第一放置区的第二放置区；
用以对所述曲面零件进行加工的机器人，所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上，且所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，所述执行器包括主轴及设于所述主轴上的加工刀具，所述控制单元上设有所述机器人的工作坐标系，且该所述工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
用以标识限定所述机器人的三维空间坐标的标定基准块，所述标定基准块设于所述第一放置区与所述第二放置区之间，并沿所述加工面的加工方向延伸设置，且所述标定基准块包括有若干个对应于所述机器人分段移动的距离的分段基准；
用以标识界定所述机器人沿所述加工面的加工方向分段移动时从一个分段移至另一个分段产生的距离偏差的标定定位件，所述标定定位件设于所述主轴上，且所述标定定位件的中心线与所述加工刀具的中心线呈间隔平行设置；
用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，所述位姿标定块设于所述主轴上，且所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交，所述位姿标定块包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，且所述位姿标定块的长度方向与所述工作坐标系的X方向平行、所述位姿标定块的宽度方向与所述工作坐标系的Y方向平行、所述位姿标定块的高度方向与所述工作坐标系的Z方向平行；
用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析的三维扫描装置，所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上；
用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，且所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接。
具体地，所述位姿标定块为长方体结构，且所述长方体结构的长度、宽度及高度互不相等。
具体地，所述标定基准块为长条状结构，且若干所述分段基准的距离均为L，L＞0，该若干所述分段基准沿同一直线方向呈均匀间隔设置。。
具体地，所述机器人还包括设于所述机器人本体的底端以使所述机器人本体滑动设置的滑块、及与所述滑块滑动配合的滑动平台，所述滑动平台设于所述第二放置区上并沿所述加工面的加工方向延伸设置。
具体地，所述三维扫描装置设于所述机器人底端的一侧。
本实用新型的曲面零件的加工设备的技术效果为：本实用新型的加工设备主要由机器人、位姿标定块、标定基准块、标定定位件、三维扫描装置及上位机组成，由此，在加工前，先使三维扫描装置分别扫描曲面零件、位姿标定块，然后将图像上数据传至上位机，再由上位机的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；在加工时，使机器人对曲面零件分段加工，而在机器人从一段距离移至另一段距离时，借由三维扫描装置分别扫描标定定位件、标定基准块上的对应于机器人移动的距离的分段基准，以分别获取标定定位件、标定基准块上的对应于机器人移动的距离的分段基准的三维空间坐标数据，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析，以得到机器人沿加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差，再由上位机将该距离误差相应的数据传送至控制单元；然后，通过控制单元根据该距离误差对机器人当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；之后，再继续使机器人从一段距离移至另一段距离，直至整个曲面零件加工完成；而对另外一个曲面零件进行加工时，先使三维扫描装置分别扫描另外一个曲面零件、位姿标定块，然后将图像上数据传至上位机，再由上位机的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机根据偏转误差对机器人进行补偿修正；之后，重复上述操作，直至另外一个曲面零件加工完成；再重复上述操作，直至所有曲面零件加工完成。
而采用本实用新型提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解决曲面零件装夹后会存在曲面零件发生偏转的问题，以此减少机器人对曲面零件加工的加工误差，同时，还有利于提高曲面零件的加工精度。
同时地，借由机器人加工的灵活性，还有利于实现大尺寸曲面零件一次装夹整体加工。
附图说明
图1为本实用新型的曲面零件的加工设备的示意图；
图2为本实用新型的曲面零件的加工设备的标定定位件与加工刀具的位置关系示意图；
图3为本实用新型的曲面零件的加工设备的加工方法的第一实施例的示意图；
图4为本实用新型的曲面零件的加工设备的加工方法的第一实施例的流程框图；
图5为本实用新型的曲面零件的加工设备的加工方法的第二实施例的示意图；
图6为图4中去除曲面零件的示意图，以展示曲面零件的三维空间坐标系。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
曲面零件的加工方法的实施例：
实施例一：
请参阅图1至图4，下面对本实施例的曲面零件的加工方法进行阐述。
本实施例的曲面零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤S101、准备n个待加工的曲面零件20，且n≥2，任一曲面零件20具有至少一个加工面21，并于加工面21上设置用以对加工面21进行加工的加工方向，其中，该加工方向如箭头P所示；
步骤S102、设置一供曲面零件20停靠放置的第一放置区11；
步骤S103、将曲面零件20设于第一放置区11上；
步骤S104、准备一用以对曲面零件20进行加工的机器人12，设置机器人12包括机器人本体121以及用以控制机器人本体121工作的控制单元(图中未标示)，使机器人本体121上配设有用以执行加工指令的执行器1210，并设置执行器1210包括主轴1211及加工刀具1212，使加工刀具1212安装于主轴1211上，其中，该加工刀具1212可以为钻削刀具或铣削刀具；
步骤S105、设置一供机器人12安装设置的第二放置区13，并使第二放置区13靠近于第一放置区11；
步骤S106、将机器人12沿加工面21的加工方向移动设于第二放置区13上，并于控制单元上设定机器人12的工作坐标系，且使工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
步骤S107、于主轴1211上设置用以标识界定机器人12的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块18，并使位姿标定块18的中心线与主轴1211的中心线垂直相交，使位姿标定块18包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，并使位姿标定块18的长度方向与工作坐标系的X方向平行、位姿标定块18的宽度方向与工作坐标系的Y方向平行、位姿标定块18的高度方向与工作坐标系的Z方向平行；
步骤S108、于第二放置区13上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置15，使三维扫描装置15移动设于第二放置区13上；
步骤S109、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机16，使上位机16上配设有可对曲面零件20进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，其中，该模型仿真分析软件包括CAD软件和逆向建模Geomagic软件组成，同时，使上位机16分别与控制单元、三维扫描装置15电连接；
步骤S110、使三维扫描装置15分别扫描所述曲面零件20、位姿标定块18，并将扫描得到的图像数据传至上位机16；
步骤S111、通过上位机16的模型仿真分析软件对三维扫描装置15传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到曲面零件20、位姿标定块18上的三维空间坐标数据，并计算曲面零件20的三维空间坐标相对于位姿标定块18的三维空间坐标的相对偏转值，即为(x1,y1,z1,Rx1,Ry1,Rz1,)，且定义该相对偏转值为第一相对偏转值；
步骤S112、通过控制单元控制机器人12对曲面零件20进行加工；
步骤S113、将已加工的曲面零件20移离第一放置区11上，并将待加工的另外一个曲面零件20设于第一放置区11上；
步骤S114、使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，并将扫描得到的图像数据传至上位机16；
步骤S115、通过上位机16的模型仿真分析软件对三维扫描装置15传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到另外一个曲面零件20、位姿标定块18上的三维空间坐标数据，并计算另外一个曲面零件20的三维空间坐标相对于位姿标定块18的三维空间坐标的相对偏转值，即为(x2,y2,z2,Rx2,Ry2,Rz2,)，且定义该相对偏转值为第二相对偏转值；
步骤S116、通过上位机16的模型仿真分析软件对第二相对偏转值与第一相对偏转值进行逆向建模及误差分析，以得到另外一个曲面零件20相对于第一个加工的曲面零件20的偏转误差，即为(Δx,Δy,Δz,ΔRx,ΔRy,ΔRz,)；
步骤S117、通过上位机16将偏转误差传至控制单元，再由控制单元对机器人12当前的三维空间坐标数据进行补偿修正；
步骤S118、通过控制单元控制机器人12对另外一个曲面零件20进行加工；
步骤S119、重复上述步骤S113至S118，直至n个曲面零件20加工完成。
本实施例通过设有机器人12、位姿标定块18、三维扫描装置15及上位机16，由此，先使三维扫描装置15分别扫描曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；然后，对该曲面零件20加工；而加工完后，替换上另外一个曲面零件20；接着，再使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机16根据偏转误差对机器人12进行补偿修正；然后，对另一个曲面零件20进行加工；之后，重复上述步骤，直至所有曲面零件20加工完成。
而采用本实施例提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解决曲面零件20装夹后会存在曲面零件20发生偏转的问题，以此减少机器人12对曲面零件20加工的加工误差，同时，还有利于提高曲面零件20的加工精度。
请参阅图2，为了便于生产设计，设置位姿标定块18为长方体结构，并使长方体结构的长度、宽度及高度互不相等，以便于用户清楚辨别长方体结构的长度、宽度及高度，继而能够清楚知晓机器人20的工作坐标系的X方向、Y方向及Z方向。进一步地，设置位姿标定块18的长度为45-50mm、宽度为25-30mm、高度为15-20mm，优选地，可选取该位姿标定块18的长度为50mm、宽度为30mm、高度为20mm。
实施例二：
请参阅图5和图6，并结合图1和图2，下面对本实施例的曲面零件的加工方法进行阐述。
本实施例的曲面零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤S201、准备n个待加工的曲面零件20，且n≥2，任一曲面零件20具有至少一个加工面21，并于加工面21上设定用以对加工面21进行加工的加工方向，其中，该加工方向如箭头P所示；
步骤S202、设置一供曲面零件20停靠放置的第一放置区11；
步骤S203、将一个曲面零件20设于第一放置区11上；
步骤S204、准备一可分段移动以对曲面零件20进行分段加工的机器人12，设置机器人12包括机器人本体121以及用以控制机器人本体121工作的控制单元(图中未标示)，使机器人本体121上配设有用以执行加工指令的执行器1210，并设置执行器1210包括主轴1211及加工刀具1212，使加工刀具1212安装于主轴1211上，其中，该加工刀具1212可以为钻削刀具或铣削刀具；
步骤S205、设置一供机器人12安装设置的第二放置区13，并使第二放置区13靠近于第一放置区11；
步骤S206、将机器人12沿加工面21的加工方向移动设于第二放置区13上，并于控制单元上设定机器人12的工作坐标系，且使工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
步骤S207、于第一放置区11与第二放置区13之间设置一用以标识限定机器人12的三维空间坐标的标定基准块14，使标定基准块14沿加工面21的加工方向延伸设置，并设置标定基准块14包括有若干个对应于机器人12分段移动的距离的分段基准141；
步骤S208、于主轴1211上设置用以标识界定机器人12沿加工面21的加工方向分段移动时从一个分段移至另一个分段产生的距离偏差的标定定位件17，设定标定定位件17相对于加工刀具1212的偏移值，并使标定定位件17的中心线与加工刀具1212的中心线呈间隔平行设置；
步骤S209、于主轴1211上设置用以标识界定机器人12的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块18，并使位姿标定块18的中心线与主轴1211的中心线垂直相交，使位姿标定块18包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，并使位姿标定块18的长度方向与工作坐标系的X方向平行、位姿标定块18的宽度方向与工作坐标系的Y方向平行、位姿标定块18的高度方向与工作坐标系的Z方向平行；
步骤S210、于机器人12上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置15，使三维扫描装置15移动设于第二放置区13上，且设定三维扫描装置15的定位位置；
步骤S211、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机16，使上位机16上配设有可对曲面零件20进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，其中，该模型仿真分析软件包括CAD软件和逆向建模Geomagic软件组成，同时，使上位机16分别与控制单元、三维扫描装置15电连接；
步骤S212、使三维扫描装置15分别扫描曲面零件20、位姿标定块18，并将扫描得到的图像数据传至上位机16；
步骤S213、通过上位机16的模型仿真分析软件对三维扫描装置15传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到曲面零件20、位姿标定块18上的三维空间坐标数据，并计算曲面零件20的三维空间坐标相对于位姿标定块18的三维空间坐标的相对偏转值，即为(x1,y1,z1,Rx1,Ry1,Rz1,)，且定义该相对偏转值为第一相对偏转值；
步骤S214、通过控制单元控制机器人12对曲面零件20上对应的分段加工区域进行加工；
步骤S215、通过控制单元控制机器人12沿加工面21的加工方向从一个分段移至另一个分段；
步骤S216、使三维扫描装置15分别扫描标定定位件17的尖端部分、标定基准块14上的对应于机器人12移动的距离的分段基准141，并将扫描得到的图像数据传至上位机16；
步骤S217、通过上位机16的模型仿真分析软件对三维扫描装置15传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到标定定位件17的尖端部分、标定基准块14上的对应于机器人12移动的距离的分段基准141的三维空间坐标数据，可对应设置为(x0,y0,z0)、(x1,y1,z1)，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行误差分析，以得到机器人12沿加工面21的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差，即为(Δx,Δy,Δz)；
步骤S218、通过上位机16将距离误差传至控制单元，再由控制单元对机器人12当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；
步骤S219、重复上述步骤S213至S217，直至曲面零件20加工完成。
步骤S220、将已加工的曲面零件20移离第一放置区11上，并将待加工的另外一个曲面零件20设于第一放置区11上；
步骤S221、使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，并将扫描得到的图像数据传至上位机16；
步骤S222、通过上位机16的模型仿真分析软件对三维扫描装置15传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到另外一个曲面零件20、位姿标定块18上的三维空间坐标数据，并计算另外一个曲面零件20的三维空间坐标相对于位姿标定块18的三维空间坐标的相对偏转值，即为(x2,y2,z2,Rx2,Ry2,Rz2,)，且定义该相对偏转值为第二相对偏转值；
步骤S223、通过上位机16的模型仿真分析软件对第二相对偏转值与第一相对偏转值进行逆向建模及误差分析，以得到另外一个曲面零件20相对于第一个加工的曲面零件20的偏转误差，即为(Δx,Δy,Δz,ΔRx,ΔRy,ΔRz,)；
步骤S224、通过上位机16将偏转误差传至控制单元，再由控制单元对机器人12当前的三维空间坐标数据进行补偿修正；
步骤S225、重复上述步骤S214至S218，直至另外一个曲面零件20加工完成；
步骤S226、重复上述步骤S220至S225，直至n个曲面零件20加工完成。
本实施例通过设有机器人12、标定基准块14、标定定位件17、位姿标定块18，三维扫描装置15及上位机16，由此，在加工前，先使三维扫描装置15分别扫描曲面零件20、位姿标定块18，，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；在加工时，使机器人12对曲面零件20分段加工，而在机器人12从一段距离移至另一段距离时，借由三维扫描装置15分别扫描标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人12移动的距离的分段基准141，以分别获取标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人14移动的距离的分段基准141的三维空间坐标数据，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析，以得到机器人12沿加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差，再由上位机16将该距离误差相应的数据传送至控制单元；然后，通过控制单元根据该距离误差对机器人12当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；之后，再继续使机器人12从一段距离移至另一段距离，直至整个曲面零件20加工完成；而对另外一个曲面零件20进行加工时，先使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机16根据偏转误差对机器人12进行补偿修正；之后，重复上述操作，直至另外一个曲面零件20加工完成；再重复上述操作，直至所有曲面零件20加工完成。
而采用本实施例提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解决曲面零件20装夹后会存在曲面零件20发生偏转的问题，以此减少机器人12对曲面零件20加工的加工误差，同时，还有利于提高曲面零件20的加工精度。
再有，通过三维扫描装置15对曲面零件20的偏转量值进行计算，并将得到的偏转量值传至控制单元，以使控制单元可对机器人12的三维坐标值进行对应的补偿，实现对批量曲面零件20自动加工时的高定位精度。
请参阅图2，为了便于生产设计，设置位姿标定块18为长方体结构，并使长方体结构的长度、宽度及高度互不相等，以便于用户清楚辨别长方体结构的长度、宽度及高度，继而能够清楚知晓机器人20的工作坐标系的X方向、Y方向及Z方向。进一步地，设置位姿标定块18的长度为45-50mm、宽度为25-30mm、高度为15-20mm，优选地，可选取该位姿标定块18的长度为50mm、宽度为30mm、高度为20mm。
请参阅图1，并结合图3，为了便于加工生产，设置标定基准块14为长条状结构。进一步地，设置若干分段基准141的距离均为L，且L＞0，并使若干分段基准141沿同一直线方向呈均匀间隔设置，以便于作业人员控制机器人12的移动距离，同时地，也有利于生产人员的加工设置。
曲面零件的加工设备的实施例：
请参阅图1至图6，下面对本实用新型的曲面零件的加工设备的最佳实施例进行阐述。
在本实施例中，曲面零件20具有至少一个加工面21，加工面21上设有用以对加工面21进行加工的加工方向，其中，该加工方向如箭头P所示，而本实施例的加工设备10包括第一放置区11、第二放置区13、机器人12、标定基准块14、标定定位件17、三维扫描装置15及上位机16，下面对该加工设备10的各部件作进一步说明：
第一放置区11为供曲面零件20停靠放置；
第二放置区13靠近于第一放置区11；
机器人12可分段移动以对曲面零件20进行分段加工，其中，机器人12包括机器人本体121以及用以控制机器人本体121工作的控制单元(图中未标示)，机器人本体121上配设有用以执行加工指令的执行器1210，执行器1210包括主轴1211及安装于主轴1211上的加工刀具1212，执行器1210包括主轴1211及设于主轴1211上的加工刀具1212，控制单元上设有机器人12的工作坐标系，且该工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向，其中，该加工刀具1212可以为钻削或铣削刀具；
标定基准块14为用以标识限定机器人12的三维空间坐标，其中，标定基准块14设于第一放置区11与第二放置区13之间，并沿加工面21的加工方向延伸设置，且标定基准块14包括有若干个对应于机器人12分段移动的距离的分段基准141；
标定定位件17为用以标识界定机器人12沿加工面21的加工方向分段移动时从一个分段移至另一个分段产生的距离偏差，其中，标定定位件17设于主轴1211上，且标定定位件17的中心线与加工刀具1212的中心线呈间隔平行设置；
位姿标定块18为用以标识界定机器人12的移动位置相对于初始位置的位姿偏差，其中，位姿标定块18设于主轴1211上，且位姿标定块18的中心线与主轴1211的中心线垂直相交，位姿标定块18包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，且位姿标定块18的长度方向与工作坐标系的X方向平行、位姿标定块18的宽度方向与工作坐标系的Y方向平行、位姿标定块18的高度方向与工作坐标系的Z方向平行；
三维扫描装置15为用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析，其中，三维扫描装置15移动设于第二放置区13上；
上位机16为用以发出操作指令和显示结果数据，其中，上位机16上配设有可对曲面零件20进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，且上位机16分别与控制单元、三维扫描装置15电连接。
本实施例的加工设备10主要由机器人12、位姿标定块18、标定定位件17、三维扫描装置15及上位机16组成，由此，在加工前，先使三维扫描装置15分别扫描曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；在加工时，使机器人12对曲面零件20分段加工，而在机器人12从一段距离移至另一段距离时，借由三维扫描装置15分别扫描标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人12移动的距离的分段基准141，以分别获取标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人14移动的距离的分段基准141的三维空间坐标数据，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析，以得到机器人12沿加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差，再由上位机16将该距离误差相应的数据传送至控制单元；然后，通过控制单元根据该距离误差对机器人12当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；之后，再继续使机器人12从一段距离移至另一段距离，直至整个曲面零件20加工完成；而对另外一个曲面零件20进行加工时，先使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机16根据偏转误差对机器人12进行补偿修正；之后，重复上述操作，直至另外一个曲面零件20加工完成；再重复上述操作，直至所有曲面零件20加工完成。
而采用本实施例提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解决曲面零件20装夹后会存在曲面零件20发生偏转的问题，以此减少机器人12对曲面零件20加工的加工误差，同时，还有利于提高曲面零件20的加工精度。
再有，通过三维扫描装置15对曲面零件20的偏转量值进行计算，并将得到的偏转量值传至控制单元，以使控制单元可对机器人12的三维坐标值进行对应的补偿，实现对批量曲面零件20自动加工时的高定位精度。
请参阅图2，为了便于生产设计，该位姿标定块14为长方体结构，而长方体结构的长度、宽度及高度互不相等，以便于用户清楚辨别长方体结构的长度、宽度及高度，继而能够清楚知晓机器人20的工作坐标系的X方向、Y方向及Z方向。进一步地，位姿标定块14的长度为45-50mm、宽度为25-30mm、高度为15-20mm，优选地，可选取该位姿标定块14的长度为50mm、宽度为30mm、高度为20mm。
请参阅图1，并结合图3，为了便于加工生产，标定基准块14为长条状结构。进一步地，若干分段基准144的距离均为L，且L＞0，且该若干分段基准141沿同一直线方向呈均匀间隔设置。以便于作业人员控制机器人12的移动距离，同时地，也有利于生产人员的加工设置。
请参阅图1，本实施例的机器人12还包括设于机器人本体121的底端以使机器人本体121滑动设置的滑块122、及与滑块122滑动配合的滑动平台123，其中，该滑动平台123设于第二放置区13上，并沿加工面21的加工方向延伸设置，该三维扫描装置15设于滑动平台123的一端。而借由滑块122和滑动平台123的设置，简单有效地使到机器人本体121沿加工面21的加工方向移动。
另外，本实施例的三维扫描装置15设于机器人12底端的一侧，以此，可使到跟随机器人12的移动而移动，省去了三维扫描装置15中移动机构的设置。
下面结合各图式，对本实施例的曲面零件的加工设备10的工作原理作进一步说明：
在加工前，先使三维扫描装置15分别扫描曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；在加工时，使机器人12对曲面零件20分段加工，而在机器人12从一段距离移至另一段距离时，借由三维扫描装置15分别扫描标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人12移动的距离的分段基准141，以分别获取标定定位件17、标定基准块14上的对应于机器人14移动的距离的分段基准141的三维空间坐标数据，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析，以得到机器人12沿加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差，再由上位机16将该距离误差相应的数据传送至控制单元；然后，通过控制单元根据该距离误差对机器人12当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；之后，再继续使机器人12从一段距离移至另一段距离，直至整个曲面零件20加工完成；而对另外一个曲面零件20进行加工时，先使三维扫描装置15分别扫描另外一个曲面零件20、位姿标定块18，然后将图像上数据传至上位机16，再由上位机16的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机16根据偏转误差对机器人12进行补偿修正；之后，重复上述操作，直至另外一个曲面零件20加工完成；再重复上述操作，直至所有曲面零件20加工完成。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.曲面零件的加工设备，所述曲面零件具有至少一个加工面，所述加工面上设有用以对所述加工面进行加工的加工方向，其特征在于，所述加工设备包括：
供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；
靠近于所述第一放置区的第二放置区；
用以对所述曲面零件进行加工的机器人，所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上，且所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，所述执行器包括主轴及设于所述主轴上的加工刀具，所述控制单元上设有所述机器人的工作坐标系，且该所述工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
用以标识限定所述机器人的三维空间坐标的标定基准块，所述标定基准块设于所述第一放置区与所述第二放置区之间，并沿所述加工面的加工方向延伸设置，且所述标定基准块包括有若干个对应于所述机器人分段移动的距离的分段基准；
用以标识界定所述机器人沿所述加工面的加工方向分段移动时从一个分段移至另一个分段产生的距离偏差的标定定位件，所述标定定位件设于所述主轴上，且所述标定定位件的中心线与所述加工刀具的中心线呈间隔平行设置；
用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，所述位姿标定块设于所述主轴上，且所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交，所述位姿标定块包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，且所述位姿标定块的长度方向与所述工作坐标系的X方向平行、所述位姿标定块的宽度方向与所述工作坐标系的Y方向平行、所述位姿标定块的高度方向与所述工作坐标系的Z方向平行；
用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行逆向建模及误差分析的三维扫描装置，所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上；及
用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，且所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接。
2.如权利要求1所述的曲面零件的加工设备，其特征在于：所述位姿标定块为长方体结构，且所述长方体结构的长度、宽度及高度互不相等。
3.如权利要求1所述的曲面零件的加工设备，其特征在于：所述标定基准块为长条状结构，且若干所述分段基准的距离均为L，L＞0，该若干所述分段基准沿同一直线方向呈均匀间隔设置。
4.如权利要求1-3任一项所述的曲面零件的加工设备，其特征在于：所述机器人还包括设于所述机器人本体的底端以使所述机器人本体滑动设置的滑块、及与所述滑块滑动配合的滑动平台，所述滑动平台设于所述第二放置区上并沿所述加工面的加工方向延伸设置。
5.如权利要求1-3任一项所述的曲面零件的加工设备，其特征在于：所述三维扫描装置设于所述机器人底端的一侧。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104858712A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-08-26 | 深圳市圆梦精密技术研究院 | 曲面零件的加工方法及曲面零件的加工设备 |
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