本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工測(cè)量裝置，特別是一種機(jī)加工復(fù)雜曲面測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外對(duì)于坐標(biāo)測(cè)量?jī)x雖有一定的研究，但仍舊存在諸多弊端?，F(xiàn)有測(cè)量?jī)x普遍未三個(gè)自由度的標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)設(shè)備，無法適應(yīng)于復(fù)雜曲面的在線測(cè)量，使用范圍有著明顯的局限性。針對(duì)目前坐標(biāo)測(cè)量?jī)x普遍存在適用范圍窄的技術(shù)難題，現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備普遍為三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，其測(cè)量范圍具有明顯的局限性。此外，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x采用了龍門式的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)備體積較大，使用過程比較繁瑣，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)正處于漸進(jìn)成形機(jī)床狹小空間內(nèi)成形過程鋼板的在線測(cè)量。新型的光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x雖然測(cè)量精度較高，但是儀器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的要求很高，無法適用于漸進(jìn)成形機(jī)床的工作環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于六自由度輔助機(jī)器人的復(fù)雜曲面測(cè)量裝置。該測(cè)量裝置具有六個(gè)自由度，可以用于測(cè)量復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，明顯提高了適用范圍。

本發(fā)明的目的是通過以下的方式實(shí)現(xiàn)的：

一種基于六自由度輔助機(jī)器人的復(fù)雜曲面測(cè)量裝置，由動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和探測(cè)系統(tǒng)三部分構(gòu)成，動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)與探測(cè)系統(tǒng)連接并由控制系統(tǒng)控制它們運(yùn)動(dòng)，其特征在于：

動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)包括橫移軸、滑軌、支撐座、擺臂一、擺臂二、擺臂三、探頭工作組角度旋轉(zhuǎn)軸和探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸；擺臂一、擺臂二、擺臂三依次鉸接然后由擺臂一與支撐座連接，支撐座與橫移軸連接，橫移軸在滾珠絲桿的作用下沿滑軌移動(dòng)，擺臂三與探頭工作組角度旋轉(zhuǎn)軸連接，探頭工作組角度旋轉(zhuǎn)軸和探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸連接，動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)控制通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的目的還可以下述方式實(shí)現(xiàn)：控制系統(tǒng)包括監(jiān)視器和控制柜；監(jiān)視器提供控制系統(tǒng)交互的人機(jī)界面，實(shí)時(shí)監(jiān)視動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；控制柜包含有柜體及安裝于柜體內(nèi)的工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用以保證對(duì)動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)和探測(cè)系統(tǒng)的精確控制。

探測(cè)系統(tǒng)由伺服電機(jī)、諧波減速器、夾具和探頭組成；探頭通過夾具固定在動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)的探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸上。

動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)利用伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)整擺臂一、擺臂二、擺臂三的角度，使探頭位于最佳的測(cè)量角度；利用探頭獲取成形鋼板復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)奖O(jiān)視器的人機(jī)界面。在測(cè)量完成之后，動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制系統(tǒng)的作用下調(diào)整擺臂一、擺臂二、擺臂三的位置和探頭的測(cè)量的角度，開始進(jìn)行下一次的測(cè)量。

控制系統(tǒng)通過伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)探頭角度旋轉(zhuǎn)軸的角度，并通過伺服電機(jī)和諧波減速器調(diào)節(jié)探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸的角度，將探頭調(diào)節(jié)到最佳探測(cè)位置，以獲得最佳的測(cè)量效果。

控制柜底部安裝有滑輪，在測(cè)量工作開始前利用滑輪將測(cè)量裝置移動(dòng)到指定位置并固定，開始對(duì)成形鋼板的在線測(cè)量；在非測(cè)量工作時(shí)間，將測(cè)量裝置移動(dòng)到其他位置，節(jié)省漸進(jìn)成形機(jī)床的工作空間。

本發(fā)明的有益效果是：在自主設(shè)計(jì)的漸進(jìn)成形機(jī)床使用過程中，利用本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量加工成形鋼板復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)漸進(jìn)成形機(jī)床的成形效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形鋼板復(fù)雜三維曲面的在線測(cè)量，提高了測(cè)量的效率和精度。本發(fā)明除了可用于測(cè)量漸進(jìn)成形機(jī)床成形鋼板外，還可以為其他領(lǐng)域的成形檢測(cè)提供借鑒和指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)圖

圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明探測(cè)系統(tǒng)部分示意圖

具體實(shí)施方式

附圖標(biāo)記：1、漸進(jìn)成形機(jī)床，2、液壓支撐平臺(tái)，3、成形鋼板，4、控制系統(tǒng)，5、動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)，6、監(jiān)視器，7、控制柜，8、橫移軸，9、滑軌，10、支撐座，11、擺臂一，12、擺臂二，13、擺臂三，14、探頭方向旋轉(zhuǎn)軸，15、探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸，16、伺服電機(jī)，17、諧波減速器，18、夾具，19、探頭。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種基于六自由度輔助機(jī)器人的復(fù)雜曲面測(cè)量裝置。在自主設(shè)計(jì)的漸進(jìn)成形機(jī)床使用過程中，利用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的測(cè)量輔助機(jī)器人可以實(shí)時(shí)測(cè)量加工成形鋼板復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)漸進(jìn)成形機(jī)床的成形效果。

本發(fā)明的主要解決了如下技術(shù)難題：

第一、充分分析漸進(jìn)成形機(jī)床成形鋼板的形狀特點(diǎn)，結(jié)合漸進(jìn)成形機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式，提供了適用于檢測(cè)成形鋼板復(fù)雜曲面的解決方案。

第二、通過與現(xiàn)有漸進(jìn)成形機(jī)床的無縫結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形鋼板曲面的在線測(cè)量，簡(jiǎn)化測(cè)量的流程，從而提高工作效率。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于六自由度輔助機(jī)器人的復(fù)雜曲面測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)成形鋼板3的在線檢測(cè)。

參見附圖，本發(fā)明由動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)5、控制系統(tǒng)4和探測(cè)系統(tǒng)這三大核心部分構(gòu)成。

動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)5包括了橫移軸8、滑軌9、支撐座10、擺臂一11、擺臂二12、擺臂三13、探頭工作組角度旋轉(zhuǎn)軸14、探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸15。動(dòng)力執(zhí)行系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)控制通過控制系統(tǒng)4實(shí)現(xiàn)。

控制系統(tǒng)4包括了監(jiān)視器6和控制柜7。監(jiān)視器6提供了控制系統(tǒng)4交互的人機(jī)界面，而且可以實(shí)時(shí)監(jiān)視動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)5的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?？刂乒?包含了工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，保證了對(duì)動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)5的精確控制。

探測(cè)系統(tǒng)(參見圖3)由伺服電機(jī)16、諧波減速器17、夾具18和探頭19組成。探頭19是探測(cè)系統(tǒng)的核心組件，通過夾具18實(shí)現(xiàn)探頭19的加緊功能。

下面以圖1為例具體說明該六自由度漸進(jìn)成形機(jī)床測(cè)量輔助機(jī)器人的工作過程。

成形鋼板3在電磁鐵的吸附作用下固定液壓支撐平臺(tái)2上，漸進(jìn)成形機(jī)床1在完成對(duì)成形鋼板的加工后，利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓支撐平臺(tái)2運(yùn)動(dòng)到機(jī)床y軸指定位置，開始進(jìn)行對(duì)成形鋼板3復(fù)雜曲面的測(cè)量。

在控制系統(tǒng)4的作用下，測(cè)量輔助機(jī)器人的動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)5利用伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)整機(jī)械臂的角度，使探頭19位于最佳的測(cè)量角度。測(cè)量輔助機(jī)器人的橫移軸8在滾珠絲桿的作用下沿滑軌9移動(dòng)，利用探頭19獲取成形鋼板3復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)奖O(jiān)視器6的人機(jī)界面。在測(cè)量完成之后，動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5在控制系統(tǒng)4的作用下調(diào)整機(jī)械臂的位置和探頭的19測(cè)量的角度，開始進(jìn)行下一次的測(cè)量。

探測(cè)系統(tǒng)(參見圖3)中探頭19通過夾具18固定在探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸15上?？刂葡到y(tǒng)4通過伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)探頭角度旋轉(zhuǎn)軸14的角度，并通過伺服電機(jī)16和諧波減速器17調(diào)節(jié)探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸15的角度，將探頭19調(diào)節(jié)到最佳探測(cè)位置，以獲得最佳的測(cè)量效果。

控制柜4底部安裝有滑輪，在測(cè)量工作開始前利用滑輪將測(cè)量輔助機(jī)器人移動(dòng)到指定位置并固定，開始對(duì)成形鋼板3的在線測(cè)量。在非測(cè)量工作時(shí)間，測(cè)量輔助機(jī)器人將會(huì)移動(dòng)到其他位置，節(jié)省了漸進(jìn)成形機(jī)床1的工作空間。

本發(fā)明的測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)成形鋼板3復(fù)雜曲面的在線測(cè)量，簡(jiǎn)化了測(cè)量流程，并大大的提高了測(cè)量的效率和精度。本發(fā)明在完成測(cè)量任務(wù)時(shí)，測(cè)量的執(zhí)行過程及各機(jī)械臂的合理布局，簡(jiǎn)化了測(cè)量的流程。

本發(fā)明除了可用于測(cè)量漸進(jìn)成形機(jī)床成形鋼板外，還可以為其他領(lǐng)域的成形檢測(cè)提供借鑒和指導(dǎo)意義。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于六自由度輔助機(jī)器人的復(fù)雜曲面測(cè)量裝置，由動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和探測(cè)系統(tǒng)三部分構(gòu)成，動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)與探測(cè)系統(tǒng)連接并由控制系統(tǒng)控制它們運(yùn)動(dòng)，其特征在于：動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)包括橫移軸、滑軌、支撐座、擺臂一、擺臂二、擺臂三、探頭工作組角度旋轉(zhuǎn)軸和探頭姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軸。在自主設(shè)計(jì)的漸進(jìn)成形機(jī)床使用過程中，利用本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量加工成形鋼板復(fù)雜曲面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)漸進(jìn)成形機(jī)床的成形效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形鋼板復(fù)雜三維曲面的在線測(cè)量，提高了測(cè)量的效率和精度。本發(fā)明除了可用于測(cè)量漸進(jìn)成形機(jī)床成形鋼板外，還可以為其他領(lǐng)域的成形檢測(cè)提供借鑒和指導(dǎo)意義。

技術(shù)研發(fā)人員：杜如虛;劉慶印;錢建新;何凱;常欣;楊樹田;張紅偉;陳大偉;朱宗強(qiáng);李文凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：泰安華魯鍛壓機(jī)床有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.21
技術(shù)公布日：2017.10.27