一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置及加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置及加工方法，所述制孔裝置包括六軸串聯(lián)機(jī)械手臂、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器，所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器連接，所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器包括自動(dòng)定位找正模塊、制孔模塊、壓力腳模塊和機(jī)架。本發(fā)明具有自動(dòng)定位找正功能，制孔定位精度高，配合機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制孔，加工效率高，本發(fā)明利用機(jī)械手末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)自由度實(shí)現(xiàn)不同工位轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可增加其他功能模塊，可開(kāi)發(fā)性好，可集成鉚接、制孔精度和質(zhì)量檢測(cè)等功能模塊，適應(yīng)不同需求，實(shí)現(xiàn)多種功能。
【專利說(shuō)明】
一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于航空航天大型構(gòu)件自動(dòng)制孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對(duì)一種以六自由度機(jī)械手為載體安裝自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器，用于對(duì)飛機(jī)機(jī)翼類或者機(jī)身框架類結(jié)構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)制孔的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置及加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前航空航天結(jié)構(gòu)件采用的連接方式多為機(jī)械連接，如鉚釘連接或螺栓連接，這就需要在構(gòu)件上加工大量連接孔。例如，一個(gè)大型運(yùn)載火箭的儀器艙或末修艙有上千個(gè)鉚接孔需要加工，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機(jī)每副機(jī)翼上都有14000多個(gè)連接孔需要加工，一架波音747飛機(jī)則有300多萬(wàn)個(gè)連接孔需要加工。研究表明，飛機(jī)基體損傷故障已占到總故障的30%以上，而疲勞破壞則是飛機(jī)損傷的根本原因，其中75%-80%的疲勞破壞發(fā)生在基體機(jī)構(gòu)的連接部位上，連接孔的加工精度和質(zhì)量是保證航空航天結(jié)構(gòu)件連接可靠性和壽命的關(guān)鍵之一。因此，在航空航天領(lǐng)域?qū)χ瓶仔室约爸瓶拙忍岢隽烁咭蟆?br>[0003]傳統(tǒng)的航空航天結(jié)構(gòu)件制孔多由人工把持手電鉆、風(fēng)鉆等鉆孔工具進(jìn)行加工，制孔位置的確定依靠劃線定位或鉆模板定位。采用這種方法制孔時(shí)，不僅工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、制孔效率低，且定位精度不高，不利于保證連接和裝配質(zhì)量。目前已出現(xiàn)一些以關(guān)節(jié)機(jī)器人或可移動(dòng)機(jī)床為載體、集成鉆孔、擴(kuò)孔、鉚接等多種功能模塊的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)，如專利號(hào)為20151007236.1的發(fā)明專利公開(kāi)了一種以機(jī)床或機(jī)器人為載體，集成基準(zhǔn)孔檢測(cè)、法向找正等多個(gè)模塊的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)。該發(fā)明通過(guò)橫向?qū)к墝?shí)現(xiàn)各功能模塊工作工位的轉(zhuǎn)換，橫向?qū)к壍氖褂迷龃罅四┒藞?zhí)行器質(zhì)量，增加了機(jī)器人或移動(dòng)機(jī)床的載荷。專利號(hào)為201310159470.8的發(fā)明專利公開(kāi)了一種集成壓緊、鉆孔、涂膠、鉚接等功能模塊的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)，各功能模塊分別固定于具有分度功能的分度轉(zhuǎn)臺(tái)上，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。該發(fā)明需專門(mén)設(shè)計(jì)專用的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，系統(tǒng)體積和重量大；同時(shí)該系統(tǒng)不具有孔位檢測(cè)及法向找正單元，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)航空航天領(lǐng)域大型結(jié)構(gòu)件高效精密制孔的需求、以及目前已有自動(dòng)鉆孔系統(tǒng)存在的問(wèn)題，而提供一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置及加工方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0006]—種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置，包括六軸串聯(lián)機(jī)械手臂、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器，所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器連接，
[0007]所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器包括自動(dòng)定位找正模塊、制孔模塊、壓力腳模塊和機(jī)架，
[0008]所述自動(dòng)定位找正模塊包括呈中心對(duì)稱的四個(gè)激光位移傳感器和位于所述四個(gè)激光位移傳感器的對(duì)稱中心上的CCD相機(jī)，所述自動(dòng)定位找正模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌I與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌I與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述自動(dòng)定位找正模塊沿所述直線導(dǎo)軌I移動(dòng)的氣缸I，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線穿過(guò)所述四個(gè)激光位移傳感器的對(duì)稱中心；
[0009]所述制孔模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌Π與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌Π與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述制孔模塊沿所述直線導(dǎo)軌Π移動(dòng)的氣缸Π，所述制孔模塊包括旋轉(zhuǎn)中心線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行的刀具；
[0010]所述壓力腳模塊包括壓力腳，所述壓力腳具有所述刀具穿過(guò)的孔，所述壓力腳通過(guò)直線導(dǎo)軌m與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌m與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述壓力腳沿所述直線導(dǎo)軌m移動(dòng)的氣缸m，
[0011]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線、所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線相互平行，
[0012]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線經(jīng)過(guò)圓心在所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線上的同一圓弧，所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于所述圓弧所在平面。
[0013]—種使用上述所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，具有如下步驟:
[0014]S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，采用所述CCD相機(jī)對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位；
[0015]S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；
[0016]S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線與所述近似平面的法向重合，控制所述氣缸m使所述壓力腳壓緊工件，所述刀具進(jìn)行制孔。
[0017]所述一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置還包括鉚接模塊，所述鉚接模塊包括接釘裝置、送釘管道和鉚槍裝置，所述鉚槍裝置通過(guò)直線導(dǎo)軌IV與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌IV與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述鉚槍裝置沿所述直線導(dǎo)軌IV移動(dòng)的氣缸IV，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線經(jīng)過(guò)所述圓弧。
[0018]—種使用上述所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，具有如下步驟:
[0019]S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，采用所述CCD相機(jī)對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位；
[0020]S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；
[0021]S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線與所述近似平面的法向重合，控制所述氣缸m使所述壓力腳壓緊工件，所述刀具進(jìn)行制孔。
[0022]S4、鉚接:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述鉚槍裝置的鉚槍軸線與所述近似平面的法向重合，所述接釘裝置接受所述送釘管道被壓縮氣體吹來(lái)的抽芯鉚釘，并將所述抽芯鉚釘放入所述鉚槍裝置內(nèi)，最終通過(guò)所述鉚槍裝置的鉚槍將抽芯鉚釘插入所述步驟S3中制得的孔中完成鉚接。
[0023]所述基準(zhǔn)孔是用來(lái)對(duì)刀的孔，可以是已加工過(guò)的孔。
[0024]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、定位精度高，加工效率高。具有自動(dòng)定位找正功能，制孔定位精度高，配合機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制孔，加工效率高。
[0026]2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。利用機(jī)械手末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)自由度實(shí)現(xiàn)不同工位轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)。
[0027]3、可增加其他功能模塊，可開(kāi)發(fā)性好?？杉摄T接、制孔精度和質(zhì)量檢測(cè)等功能模塊，適應(yīng)不同需求，實(shí)現(xiàn)多種功能。
[0028]基于上述理由本發(fā)明可在航空航天大型構(gòu)件自動(dòng)制孔等領(lǐng)域廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0030]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1中自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器的空間結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1中自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器的左視圖。
[0033]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置找正時(shí)的狀態(tài)圖。
[0034]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例1中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置制孔時(shí)的狀態(tài)圖。
[0035]圖6是本發(fā)明的實(shí)施例1中找正時(shí)CCD相機(jī)的鏡頭軸線、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線和刀具的旋轉(zhuǎn)中心線三者的位置關(guān)系示意圖。
[0036]圖7是本發(fā)明的實(shí)施例1中制孔時(shí)CCD相機(jī)的鏡頭軸線、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線和刀具的旋轉(zhuǎn)中心線三者的位置關(guān)系示意圖。
[0037]圖8是本發(fā)明的實(shí)施例2中自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器的空間結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖9是本發(fā)明的實(shí)施例2中自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器的左視圖。
[0039]圖10是本發(fā)明的實(shí)施例2中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置找正時(shí)的狀態(tài)圖。
[0040]圖11是本發(fā)明的實(shí)施例2中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置制孔時(shí)的狀態(tài)圖。
[0041]圖12是本發(fā)明的實(shí)施例2中一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置鉚接時(shí)的狀態(tài)圖
[0042]圖13是本發(fā)明的實(shí)施例2中找正時(shí)CCD相機(jī)的鏡頭軸線、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線、刀具的旋轉(zhuǎn)中心線和鉚槍裝置的鉚槍軸線四者的位置關(guān)系示意圖。
[0043]圖14是本發(fā)明的實(shí)施例2中制孔時(shí)CCD相機(jī)的鏡頭軸線、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線、刀具的旋轉(zhuǎn)中心線和鉚槍裝置的鉚槍軸線四者的位置關(guān)系示意圖。
[0044]圖15是本發(fā)明的實(shí)施例2中鉚接時(shí)CCD相機(jī)的鏡頭軸線、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線、刀具的旋轉(zhuǎn)中心線和鉚槍裝置的鉚槍軸線四者的位置關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]實(shí)施例1
[0046]如圖1-圖7所示，一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置，包括六軸串聯(lián)機(jī)械手臂1、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2和自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3，所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂I通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2與所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3連接，
[0047]所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3包括自動(dòng)定位找正模塊、制孔模塊、壓力腳模塊和機(jī)架 4，
[0048]所述自動(dòng)定位找正模塊包括呈中心對(duì)稱的四個(gè)激光位移傳感器5和位于所述四個(gè)激光位移傳感器5的對(duì)稱中心上的CCD相機(jī)6，所述自動(dòng)定位找正模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌17與所述機(jī)架4連接，所述直線導(dǎo)軌17與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8平行，所述機(jī)架4上設(shè)有推動(dòng)所述自動(dòng)定位找正模塊沿所述直線導(dǎo)軌17移動(dòng)的氣缸19，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10穿過(guò)所述四個(gè)激光位移傳感器5的對(duì)稱中心；
[0049]所述制孔模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌Π11與所述機(jī)架4連接，所述直線導(dǎo)軌Π 11與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8平行，所述機(jī)架4上設(shè)有推動(dòng)所述制孔模塊沿所述直線導(dǎo)軌Π 11移動(dòng)的氣缸Π 12，所述制孔模塊包括旋轉(zhuǎn)中心線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8平行的刀具13;
[0050]所述壓力腳模塊包括壓力腳14，所述壓力腳14具有所述刀具13穿過(guò)的孔15，所述壓力腳14通過(guò)直線導(dǎo)軌ΙΠ16與所述機(jī)架4連接，所述直線導(dǎo)軌ΙΠ16與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8平行，所述機(jī)架4上設(shè)有推動(dòng)所述壓力腳14沿所述直線導(dǎo)軌ΙΠ16移動(dòng)的氣缸mi7，
[0051]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10、所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18相互平行，
[0052]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18經(jīng)過(guò)圓心在所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8上的同一圓弧，所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8垂直于所述圓弧所在平面。
[0053]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影，與所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影之間的夾角為α角。
[0054]一種使用上述所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，具有如下步驟:
[0055]S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，此時(shí)，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10和所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8位于同一豎直平面內(nèi)，采用所述CCD相機(jī)6對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位；
[0056]S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器5，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂I法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；
[0057]S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18與所述近似平面的法向重合，此時(shí)，所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18和所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8位于同一豎直平面內(nèi)，控制所述氣缸ΙΠ17使所述壓力腳14壓緊工件，所述刀具13進(jìn)行制孔。
[0058]實(shí)施例2
[0059]如圖8-圖15所示，一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置，包括六軸串聯(lián)機(jī)械手臂I'、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2'和自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3'，所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂I'通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2'與所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3'連接，
[0060]所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器3'包括自動(dòng)定位找正模塊、制孔模塊、壓力腳模塊和機(jī)架4'，
[0061]所述自動(dòng)定位找正模塊包括呈中心對(duì)稱的四個(gè)激光位移傳感器5'和位于所述四個(gè)激光位移傳感器5'的對(duì)稱中心上的C⑶相機(jī)6'，所述自動(dòng)定位找正模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌17'與所述機(jī)架4'連接，所述直線導(dǎo)軌17'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行，所述機(jī)架4'上設(shè)有推動(dòng)所述自動(dòng)定位找正模塊沿所述直線導(dǎo)軌17'移動(dòng)的氣缸19'，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'穿過(guò)所述四個(gè)激光位移傳感器5'的對(duì)稱中心；
[0062]所述制孔模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌Π11'與所述機(jī)架4'連接，所述直線導(dǎo)軌Π 11'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行，所述機(jī)架4'上設(shè)有推動(dòng)所述制孔模塊沿所述直線導(dǎo)軌Π 11'移動(dòng)的氣缸Π 12'，所述制孔模塊包括旋轉(zhuǎn)中心線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行的刀具13';
[0063]所述壓力腳模塊包括壓力腳14'，所述壓力腳14'具有所述刀具13'穿過(guò)的孔15'，所述壓力腳14'通過(guò)直線導(dǎo)軌ΙΠ16'與所述機(jī)架4'連接，所述直線導(dǎo)軌ΙΠ16'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行，所述機(jī)架4'上設(shè)有推動(dòng)所述壓力腳14'沿所述直線導(dǎo)軌ΙΠ16'移動(dòng)的氣缸ΙΠ17'，
[0064]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'、所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'相互平行，
[0065]所述CXD相機(jī)的鏡頭軸線10'和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'經(jīng)過(guò)圓心在所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'上的同一圓弧，所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'垂直于所述圓弧所在平面。
[0066]所述一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置還包括鉚接模塊，所述鉚接模塊包括接釘裝置19、送釘管道20和鉚槍裝置21，所述鉚槍裝置21通過(guò)直線導(dǎo)軌IV22與所述機(jī)架4'連接，所述直線導(dǎo)軌IV22與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行，所述機(jī)架4'上設(shè)有推動(dòng)所述鉚槍裝置21沿所述直線導(dǎo)軌IV22移動(dòng)的氣缸IV23，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線24與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'平行，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線24經(jīng)過(guò)所述圓弧，且位于所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'之間。
[0067]所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影，與所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影之間的夾角為β角。
[0068]所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影，與所述鉚槍裝置的鉚槍軸線24與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'的連線在所述圓弧所在平面內(nèi)的正投影之間的夾角為γ角。
[0069]—種使用上述所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，具有如下步驟:
[0070]S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，此時(shí)，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線10'和所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'位于同一豎直平面內(nèi)，采用所述C⑶相機(jī)6'對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位；
[0071]S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器5'，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂I'法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；
[0072]S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2'的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)β角，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'與所述近似平面的法向重合，此時(shí)，所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線18'和所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'位于同一豎直平面內(nèi)，控制所述氣缸ΙΠ17'使所述壓力腳14'壓緊工件，所述刀具13'進(jìn)行制孔。
[0073]S4、鉚接:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2'的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)γ角，使所述鉚槍裝置的鉚槍軸線24與所述近似平面的法向重合，此時(shí)，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線24和所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線8'位于同一豎直平面內(nèi)，所述接釘裝置19接受所述送釘管道20被壓縮氣體吹來(lái)的抽芯鉚釘，并將所述抽芯鉚釘放入所述鉚槍裝置21內(nèi)，最終通過(guò)所述鉚槍裝置21的鉚槍將抽芯鉚釘插入所述步驟S3中制得的孔中完成鉚接。
[0074]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置，其特征在于:包括六軸串聯(lián)機(jī)械手臂、機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器，所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器連接， 所述自動(dòng)制孔末端執(zhí)行器包括自動(dòng)定位找正模塊、制孔模塊、壓力腳模塊和機(jī)架， 所述自動(dòng)定位找正模塊包括呈中心對(duì)稱的四個(gè)激光位移傳感器和位于所述四個(gè)激光位移傳感器的對(duì)稱中心上的CCD相機(jī)，所述自動(dòng)定位找正模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌I與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌I與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述自動(dòng)定位找正模塊沿所述直線導(dǎo)軌I移動(dòng)的氣缸I，所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線穿過(guò)所述四個(gè)激光位移傳感器的對(duì)稱中心； 所述制孔模塊通過(guò)直線導(dǎo)軌Π與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌Π與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述制孔模塊沿所述直線導(dǎo)軌Π移動(dòng)的氣缸Π，所述制孔模塊包括旋轉(zhuǎn)中心線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行的刀具; 所述壓力腳模塊包括壓力腳，所述壓力腳具有所述刀具穿過(guò)的孔，所述壓力腳通過(guò)直線導(dǎo)軌m與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌m與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述壓力腳沿所述直線導(dǎo)軌m移動(dòng)的氣缸m， 所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線、所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線相互平行， 所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線和所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線經(jīng)過(guò)圓心在所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線上的同一圓弧，所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于所述圓弧所在平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置，其特征在于:所述一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置還包括鉚接模塊，所述鉚接模塊包括接釘裝置、送釘管道和鉚槍裝置，所述鉚槍裝置通過(guò)直線導(dǎo)軌IV與所述機(jī)架連接，所述直線導(dǎo)軌IV與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述機(jī)架上設(shè)有推動(dòng)所述鉚槍裝置沿所述直線導(dǎo)軌IV移動(dòng)的氣缸IV，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線與所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線平行，所述鉚槍裝置的鉚槍軸線經(jīng)過(guò)所述圓弧。3.—種使用權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，其特征在于具有如下步驟: S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，采用所述CCD相機(jī)對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位； S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線與所述近似平面的法向重合，控制所述氣缸m使所述壓力腳壓緊工件，所述刀具進(jìn)行制孔。4.一種使用權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人自動(dòng)制孔裝置的制孔加工方法，其特征在于具有如下步驟: S1、基準(zhǔn)孔檢測(cè)識(shí)別:使所述CCD相機(jī)的鏡頭軸線正對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔，采用所述CCD相機(jī)對(duì)工件上的基準(zhǔn)孔進(jìn)行掃描、拍照，記錄基準(zhǔn)孔信息，建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出基準(zhǔn)孔在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制孔定位；S2、法向找正:利用所述四個(gè)激光位移傳感器，通過(guò)法向檢測(cè)算法擬合出待加工孔所在近似平面的法矢，并對(duì)所述六軸串聯(lián)機(jī)械手臂法向姿態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償；S3、制孔:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述刀具的旋轉(zhuǎn)中心線與所述近似平面的法向重合，控制所述氣缸m使所述壓力腳壓緊工件，所述刀具進(jìn)行制孔。S4、鉚接:通過(guò)所述機(jī)械手臂末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，使所述鉚槍裝置的鉚槍軸線與所述近似平面的法向重合，所述接釘裝置接受所述送釘管道被壓縮氣體吹來(lái)的抽芯鉚釘，并將所述抽芯鉚釘放入所述鉚槍裝置內(nèi)，最終通過(guò)所述鉚槍裝置的鉚槍將抽芯鉚釘插入所述步驟S3中制得的孔中完成鉚接。
【文檔編號(hào)】B23P23/04GK106041955SQ201610533175
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】康仁科, 董志剛, 楊國(guó)林, 朱祥龍, 張園
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)