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12的位姿定位精度，并有利于提高批量曲面零件20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1212的刀軸矢量與曲面零件20的曲面法向矢量一致，提高曲面零件20的制孔加工的同軸精度，從而保證曲面零件20的孔位的精確裝配。
[0045]請(qǐng)參閱圖3和圖4，在步驟SllO中，具體包括以下:
[0046]其中，本實(shí)施例的模型仿真分析軟件包括UG軟件和逆向建模Geomagic軟件組成，據(jù)此，得出以下:
[0047]參考點(diǎn)選取:于模型仿真分析軟件中的UG軟件的CAM模塊中，通過(guò)模擬刀具對(duì)曲面零件20的模型進(jìn)行加工，選取模擬刀具對(duì)曲面零件20的模型的任一下刀點(diǎn)，并在以下刀點(diǎn)為圓心、半徑為r的圓周上選取三個(gè)間隔相等的參考點(diǎn)，該三個(gè)參考點(diǎn)分別為A、B、C，且r > O ；
[0048]頂點(diǎn)法向量計(jì)算:通過(guò)選取的三個(gè)參考點(diǎn)建立一平面，并通過(guò)模型仿真分析軟件中的UG軟件的二次開發(fā)功能進(jìn)行編程計(jì)算平面的法線矢量N，以對(duì)應(yīng)得出頂點(diǎn)法向量。
[0049]請(qǐng)參閱圖2，為了便于生產(chǎn)設(shè)計(jì)，設(shè)置位姿標(biāo)定塊14為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，并使長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、寬度及高度互不相等，以便于用戶清楚辨別長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、寬度及高度，繼而能夠清楚知曉機(jī)器人20的工作坐標(biāo)系的X方向、Y方向及Z方向。進(jìn)一步地，設(shè)置位姿標(biāo)定塊14的長(zhǎng)度為45-50mm、寬度為25_30mm、高度為15_20mm，優(yōu)選地，可選取該位姿標(biāo)定塊14的長(zhǎng)度為50mm、寬度為30mm、高度為20mm。
[0050]曲面零件的加工設(shè)備的實(shí)施例:
[0051]請(qǐng)參閱圖1至圖7，下面對(duì)本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備的最佳實(shí)施例進(jìn)行闡述。
[0052]在本實(shí)施例中，曲面零件20具有至少一個(gè)加工面21，加工面21上設(shè)有用以對(duì)加工面21進(jìn)行加工的加工方向，其中，該加工方向如箭頭P所示，而本實(shí)施例的加工設(shè)備10包括第一放置區(qū)11、第二放置區(qū)13、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，下面對(duì)該加工設(shè)備10的各部件作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0053]第一放置區(qū)11為供曲面零件20?？糠胖?；
[0054]第二放置區(qū)13靠近于第一放置區(qū)11 ;
[0055]機(jī)器人12可分段移動(dòng)以對(duì)曲面零件20進(jìn)行分段加工，其中，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)，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，執(zhí)行器1210包括主軸1211及安裝于主軸1211上的加工刀具1212，執(zhí)行器1210包括主軸1211及設(shè)于主軸1211上的加工刀具1212，控制單元配置有機(jī)器人算法模型以及機(jī)器人12的工作坐標(biāo)系，且該工作坐標(biāo)系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向，其中，該加工刀具1212可以為鉆削及銑削刀具；
[0056]位姿標(biāo)定塊14為用以標(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，其中，位姿標(biāo)定塊14設(shè)于主軸1211上，且位姿標(biāo)定塊14的中心線與主軸1211的中心線垂直相交，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；
[0057]三維掃描裝置15為用于掃描獲取被測(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，其中，三維掃描裝置15移動(dòng)設(shè)于第二放置區(qū)13上；
[0058]上位機(jī)16為用以發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)的，其中，上位機(jī)16配設(shè)有可對(duì)曲面零件20進(jìn)行模型仿真分析以得出曲面零件20的頂點(diǎn)法向量的模型仿真分析軟件，且上位機(jī)16分別與控制單元、三維掃描裝置15電連接。
[0059]本實(shí)施例的加工設(shè)備10主要由機(jī)器人12、位姿標(biāo)定塊14、三維掃描裝置15及上位機(jī)16組成，由此，在加工前，可先通過(guò)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(guò)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)，然后，便可使機(jī)器人12移至加工區(qū)域；此時(shí)，先通過(guò)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)際位姿誤差，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(guò)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12的位姿定位精度，并有利于提高批量曲面零件20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1212的刀軸矢量與曲面零件20的曲面法向矢量一致，提高曲面零件20的制孔加工的同軸精度，從而保證曲面零件20的孔位的精確裝配。
[0060]請(qǐng)參閱圖2，為了便于生產(chǎn)設(shè)計(jì)，該位姿標(biāo)定塊14為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，而長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、寬度及高度互不相等，以便于用戶清楚辨別長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、寬度及高度，繼而能夠清楚知曉機(jī)器人20的工作坐標(biāo)系的X方向、Y方向及Z方向。進(jìn)一步地，位姿標(biāo)定塊14的長(zhǎng)度為45-50mm、寬度為25_30mm、高度為15_20mm，優(yōu)選地，可選取該位姿標(biāo)定塊14的長(zhǎng)度為50mm、寬度為30mm、高度為20mm。
[0061]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例的機(jī)器人12還包括設(shè)于機(jī)器人本體121的底端以使機(jī)器人本體121滑動(dòng)設(shè)置的滑塊122、及與滑塊122滑動(dòng)配合的滑動(dòng)平臺(tái)123，其中，該滑動(dòng)平臺(tái)123設(shè)于第二放置區(qū)13上，并沿加工面21的加工方向延伸設(shè)置，該三維掃描裝置15設(shè)于滑動(dòng)平臺(tái)123的一端。而借由滑塊122和滑動(dòng)平臺(tái)123的設(shè)置，簡(jiǎn)單有效地使到機(jī)器人本體121沿加工面21的加工方向移動(dòng)。
[0062]下面結(jié)合各圖式，對(duì)本實(shí)施例的曲面零件的加工設(shè)備10的工作原理作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0063]在加工前，可先通過(guò)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(guò)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(guò)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)際位姿誤差，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(guò)控制單元根據(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；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上的加工區(qū)域加工完成。
[0064]以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例而已，其結(jié)構(gòu)并不限于上述列舉的形狀，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.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，其特征在于，所述加工設(shè)備包括: 供所述曲面零件停靠放置的第一放置區(qū)； 靠近于所述第一放置區(qū)的第二放置區(qū)； 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； 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； 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 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。
2.如權(quán)利要求1所述的曲面零件的加工設(shè)備，其特征在于: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。
3.如權(quán)利要求2所述的曲面零件的加工設(shè)備，其特征在于: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。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的曲面零件的加工設(shè)備，其特征在于: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。
【專利摘要】本實(shí)用新型的曲面零件的加工設(shè)備包括機(jī)器人、位姿標(biāo)定塊、三維掃描裝置及上位機(jī)，在加工前，先確定曲面零件的頂點(diǎn)法向量，再根據(jù)機(jī)器人算法模型轉(zhuǎn)換為位姿坐標(biāo)理論值；而加工前，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；然后，使機(jī)器人移至加工區(qū)域，以位姿坐標(biāo)理論值調(diào)整加工刀具的法向量；接著，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)際位姿值，然后根據(jù)實(shí)際位姿值與理論值之間的差值得出實(shí)際位姿誤差；接著，通過(guò)控制單元根據(jù)實(shí)際位姿誤差對(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)上述步驟，直至加工面上的加工區(qū)域加工完成。
【IPC分類】B23D79-00, B25J13-08, B23Q15-12, B25J9-16
【公開號(hào)】CN204584869
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520216126
【發(fā)明人】聶炎, 范前鋒, 歐陽(yáng)渺安, 李軍旗
【申請(qǐng)人】深圳市圓夢(mèng)精密技術(shù)研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日