曲面零件的加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及曲面零件的加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大尺寸曲面零件的加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于大尺寸的曲面零件的孔加工方式，普遍為采用CNC鉆孔加工或者人工鉆孔，可是，若采用CNC鉆孔加工，則存在機(jī)床占地面積大、成本高的問題；若采用人工加工，則存在效率低、精度差的問題。另外，也有部分人員采用機(jī)器人加工方式，但是，目前的機(jī)器人加工方式存在定位誤差大、批量工件重復(fù)加工精度不高的問題，以致曲面零件的制孔加工的同軸精度較差，從而使到已加工的曲面零件出現(xiàn)難以準(zhǔn)確裝配的問題。
[0003]因此，有必要提供一種技術(shù)手段以解決上述缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供曲面零件的加工設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在機(jī)器人加工方式時(shí)存在定位誤差大、批量工件重復(fù)加工精度不高以致出現(xiàn)曲面零件的制孔加工的同軸精度較差的問題，保證曲面零件能夠準(zhǔn)確裝配。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，曲面零件的加工設(shè)備，所述曲面零件具有至少一個(gè)加工面，所述加工面上設(shè)有用以對(duì)所述加工面進(jìn)行加工的加工方向，所述加工設(shè)備包括:
[0006]供所述曲面零件停靠放置的第一放置區(qū)；
[0007]靠近于所述第一放置區(qū)的第二放置區(qū)；
[0008]用以對(duì)所述曲面零件進(jìn)行加工的機(jī)器人，所述機(jī)器人沿所述加工面的加工方向移動(dòng)設(shè)于所述第二放置區(qū)上，且所述機(jī)器人包括機(jī)器人本體以及用以控制所述機(jī)器人本體工作的控制單元，所述機(jī)器人本體上配設(shè)有用以執(zhí)行加工指令的執(zhí)行器，所述執(zhí)行器包括主軸及設(shè)于所述主軸上的加工刀具，所述控制單元配置有機(jī)器人算法模型；
[0009]用以標(biāo)識(shí)界定所述機(jī)器人的移動(dòng)位置相對(duì)于理論位姿值的位姿偏差的位姿標(biāo)定塊，所述位姿標(biāo)定塊設(shè)于所述主軸上，且所述位姿標(biāo)定塊的中心線與所述主軸的中心線垂直相交；
[0010]用于掃描獲取被測(cè)對(duì)象的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)并可對(duì)該三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及特征自動(dòng)拼接的三維掃描裝置，所述三維掃描裝置移動(dòng)設(shè)于所述第二放置區(qū)上；及
[0011]用以發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)的上位機(jī)，所述上位機(jī)配設(shè)有可對(duì)所述曲面零件進(jìn)行模型仿真分析以得出所述曲面零件的頂點(diǎn)法向量的模型仿真分析軟件，且所述上位機(jī)分別與所述控制單元、所述三維掃描裝置電連接。
[0012]具體地，所述位姿標(biāo)定塊為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，且所述長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、寬度及高度互不相等。
[0013]進(jìn)一步地，所述位姿標(biāo)定塊的長(zhǎng)度為45-50mm、寬度為25_30mm、高度為15_20mm。
[0014]具體地，所述機(jī)器人還包括設(shè)于所述機(jī)器人本體的底端以使所述機(jī)器人本體滑動(dòng)設(shè)置的滑塊、及與所述滑塊滑動(dòng)配合的滑動(dòng)平臺(tái)，所述滑動(dòng)平臺(tái)設(shè)于所述第二放置區(qū)上并沿所述加工面的加工方向延伸設(shè)置，所述三維掃描裝置設(shè)于所述滑動(dòng)平臺(tái)的一端。
[0015]本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的技術(shù)效果為:本實(shí)用新型的加工設(shè)備主要由機(jī)器人、位姿標(biāo)定塊、三維掃描裝置及上位機(jī)組成，由此，在加工前，可先通過上位機(jī)上配設(shè)的模型仿真分析軟件得出曲面零件的頂點(diǎn)法向量；再根據(jù)機(jī)器人算法模型轉(zhuǎn)換為可以用于控制機(jī)器人對(duì)曲面零件進(jìn)行加工的位姿坐標(biāo)理論值；標(biāo)定位姿標(biāo)定塊相對(duì)于加工刀具的中心點(diǎn)的位置關(guān)系，以通過位姿標(biāo)定塊的位姿值對(duì)應(yīng)得到加工刀具下刀時(shí)的位姿值；而加工時(shí)，便可使機(jī)器人移至加工區(qū)域；此時(shí)，先通過控制單元根據(jù)位姿坐標(biāo)理論值對(duì)機(jī)器人的加工刀具的姿態(tài)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)，使三維掃描裝置掃描位姿標(biāo)定塊，以得出位姿標(biāo)定塊的實(shí)際值，然后根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的差值得出機(jī)器人實(shí)際姿態(tài)誤差，并對(duì)應(yīng)得出執(zhí)行器當(dāng)前的實(shí)際位姿誤差；接著，通過控制單元根據(jù)實(shí)際偏轉(zhuǎn)誤差對(duì)機(jī)器人的執(zhí)行器當(dāng)前的位姿坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償修正；再接著，便可使機(jī)器人對(duì)加工面上對(duì)應(yīng)的加工區(qū)域進(jìn)行加工；完后，重復(fù)上述加工步驟，直至加工面上的加工區(qū)域加工完成。整個(gè)加工方法操作簡(jiǎn)便，可有效提高機(jī)器人的位姿定位精度，并有利于提高批量曲面零件重復(fù)加工的精度；同時(shí)，還可保證經(jīng)補(bǔ)償后的加工刀具的刀軸矢量與曲面零件的曲面法向矢量一致，提高曲面零件的制孔加工的同軸精度，從而保證曲面零件的孔位的精確裝配。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的位姿標(biāo)定塊與加工刀具的位置關(guān)系示意圖；
[0018]圖3和圖4為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備通過模型仿真分析軟件得出曲面零件的頂點(diǎn)法向量的示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的加工刀具的位姿補(bǔ)償示意圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的位姿補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D；
[0021]圖7為本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的機(jī)器人的位姿補(bǔ)償?shù)牧鞒炭驁D。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023]曲面零件的加工方法的實(shí)施例:
[0024]請(qǐng)參閱圖1至圖7，下面對(duì)本實(shí)施例的曲面零件的加工方法進(jìn)行闡述。
[0025]本實(shí)施例的曲面零件的加工方法，包括以下步驟:
[0026]步驟SlOl、準(zhǔn)備待加工的曲面零件20，曲面零件20具有至少一個(gè)加工面21，并于加工面21上設(shè)定用以對(duì)加工面進(jìn)行加工的加工方向，其中，該加工方向如箭頭P所示；
[0027]步驟S102、設(shè)置一供曲面零件20停靠放置的第一放置區(qū)11 ；
[0028]步驟S103、將曲面零件20設(shè)于第一放置區(qū)11上；
[0029]步驟S104、準(zhǔn)備一可分段移動(dòng)以對(duì)曲面零件20進(jìn)行分段加工的機(jī)器人12，設(shè)置機(jī)器人12包括機(jī)器人本體121以及用以控制機(jī)器人本體121工作的控制單元(圖中未標(biāo)示)，使機(jī)器人本體121上配設(shè)有用以執(zhí)行加工指令的執(zhí)行器1210，設(shè)置執(zhí)行器1210包括主軸1211及加工刀具1212，使該加工刀具1212設(shè)于主軸1211上，使控制單元配置有機(jī)器人算法模型，其中，該加工刀具1212可以為鉆削或銑削刀具；
[0030]步驟S105、設(shè)置一供機(jī)器人12安裝設(shè)置的第二放置區(qū)13，并使第二放置區(qū)13靠近于第一放置區(qū)11 ;
[0031]步驟S106、將機(jī)器人12沿加工面21的加工方向移動(dòng)設(shè)于第二放置區(qū)13上，并于控制單元上設(shè)定機(jī)器人12的工作坐標(biāo)系，且使工作坐標(biāo)系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
[0032]步驟S107、于主軸1211上設(shè)置用以標(biāo)識(shí)界定機(jī)器人12的移動(dòng)位置相對(duì)于理論位姿值的位姿偏差的位姿標(biāo)定塊14，并使位姿標(biāo)定塊14的中心線與主軸1211的中心線垂直相交，使位姿標(biāo)定塊14包括互相垂直的長(zhǎng)度方向、寬度方向及高度方向；
[0033]步驟S108、于第二放置區(qū)13上設(shè)置一用于掃描獲取被測(cè)對(duì)象的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)并可對(duì)該三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及特征自動(dòng)拼接的三維掃描裝置15，使三維掃描裝置15移動(dòng)設(shè)于第二放置區(qū)13上，且設(shè)定三維掃描裝置15的定位位置；
[0034]步驟S109、準(zhǔn)備一用以發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)的上位機(jī)16，并使上位機(jī)16分別與控制單元、三維掃描裝置15電連接。
[0035]步驟S110、于上位機(jī)16上配設(shè)有可對(duì)曲面零件20進(jìn)行模型仿真分析的模型仿真分析軟件，并通過模型仿真分析軟件得出曲面零件20的頂點(diǎn)法向量，再根據(jù)機(jī)器人算法模型將頂點(diǎn)法向量轉(zhuǎn)換為可以用于控制機(jī)器人12對(duì)曲面零件20進(jìn)行加工的位姿坐標(biāo)理論值；
[0036]步驟S111、標(biāo)定位姿標(biāo)定塊14相對(duì)于加工刀具1212的中心點(diǎn)的位置關(guān)系，以通過位姿標(biāo)定塊14的位姿值對(duì)應(yīng)得到加工刀具1212下刀時(shí)的位姿值；
[0037]步驟SI 12、通過控制單元控制機(jī)器人12移至加工面21上的加工區(qū)域，可定義該機(jī)器人12當(dāng)前的三維位姿坐標(biāo)為(X，y, z)；
[0038]步驟S113、通過上位機(jī)16根據(jù)位姿坐標(biāo)理論值對(duì)機(jī)器人12的加工刀具1212的法向量進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整，可定義該加工刀具1212當(dāng)前的三維位姿坐標(biāo)為(Rx，Ry，Rz)；
[0039]步驟S114、使三維掃描裝置15掃描位姿標(biāo)定塊14，并將掃描得到的圖像數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)16 ；
[0040]步驟S115、通過上位機(jī)16的模型仿真分析軟件對(duì)三維掃描裝置15傳送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向建模及數(shù)據(jù)分析，以得出位姿標(biāo)定塊14的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，而此時(shí)執(zhí)行器1210的加工刀具1212當(dāng)前的三維位姿坐標(biāo)為(Rx1, Ry1, Rz1);且根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的差值得出實(shí)際位姿誤差，即為(ARx，ARy, ARz)，以對(duì)應(yīng)得出執(zhí)行器1210的加工刀具1212當(dāng)前的實(shí)際位姿誤差；
[0041]步驟S116、通過上位機(jī)16根據(jù)實(shí)際位姿誤差對(duì)機(jī)器人12的執(zhí)行器1210當(dāng)前的位姿坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償修正；
[0042]步驟S117、通過控制單元控制機(jī)器人12對(duì)加工面21上對(duì)應(yīng)的加工區(qū)域進(jìn)行加工；
[0043]步驟S118、重復(fù)步驟S112至步驟S117，直至加工面21上的加工區(qū)域加工完成。
[0044]在本實(shí)施例中，通過設(shè)有機(jī)器人12、位姿標(biāo)定塊14、三維掃描裝置15及上位機(jī)16，由此，在加工前，可先通過上位機(jī)16上配設(shè)的模型仿真分析軟件得出曲面零件20的頂點(diǎn)法向量；再根據(jù)機(jī)器人算法模型轉(zhuǎn)換為可以用于控制機(jī)器人12對(duì)曲面零件20進(jìn)行加工的位姿坐標(biāo)理論值；標(biāo)定位姿標(biāo)定塊14相對(duì)于加工刀具1212的中心點(diǎn)的位置關(guān)系，以通過位姿標(biāo)定塊14的位姿值對(duì)應(yīng)得到加工刀具1212下刀時(shí)的位姿值；而加工時(shí)，便可使機(jī)器人12移至加工區(qū)域；此時(shí)，先通過控制單元根據(jù)位姿坐標(biāo)理論值對(duì)機(jī)器人12的加工刀具1212的姿態(tài)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)，使三維掃描裝置15掃描位姿標(biāo)定塊14，以得出位姿標(biāo)定塊的實(shí)際值，然后根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的差值得出機(jī)器人12實(shí)際姿態(tài)誤差，并對(duì)應(yīng)得出執(zhí)行器1210當(dāng)前的實(shí)際位姿誤差；接著，通過控制單元根據(jù)實(shí)際偏轉(zhuǎn)誤差對(duì)機(jī)器人12的執(zhí)行器1210當(dāng)前的位姿坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償修正；再接著，便可使機(jī)器人12對(duì)加工面21上對(duì)應(yīng)的加工區(qū)域進(jìn)行加工；完后，重復(fù)上述加工步驟，直至加工面21上