面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法
技术领域
本发明涉及铸造件后处理领域，特别是面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法。
背景技术
高端装备是国之重器，关键零部件是其基础和核心，但关键零部件产业发展滞后，已成为制约高端装备制造业发展的瓶颈问题。具有复杂外形和内腔结构的高端装备关键零部件超过40％以铸造件为主，厘米级浇冒口和飞边毛刺等残留特征的磨切去除是这些零部件制造的首要加工工序。超过95％铸造企业采用的人工磨切作业方式劳动强度大、工作效率低、产品一致性差、安全隐患高，采用自动化磨切装备取代人工磨切作业方式已成为必然趋势。
现有自动化磨切装备以日本Koyama串联机器人和意大利Maus串联机床为代表，前者灵活性高但刚度和精度差，仅能完成小余量低效率的“磨”；后者刚度和精度高但灵活性不足，仅能完成小空间有限空间的“切”，难以完成中大型结构件的磨切一体加工。此外，中大型铸造件在铸造时，一般没有固定的模具，浇铸后的工件冒口和飞边毛刺分布随机性较大且形貌复杂，而以上两类基于示教编程或离线编程的磨切设备难以满足此类零部件高效率高质量的磨切一体加工需求。因此，亟需从铸造件磨切需求本身特征入手，提出了面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作方法。
发明内容
基于上述背景技术回顾，针对现有自动化磨切方法存在的不足，本发明提出了面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法，旨在解决中大型铸造件浇冒口/毛刺飞边等磨切特征高效率高质量磨切一体加工难题。
本发明的技术方案为：
一种面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统，主要包含：主动机器人、主动机器人末端手柄、操作台、控制界面、控制系统、从动机器人、从动机器人末端执行器、成像系统、激光测量仪；所述操作台上设置主动机器人和控制界面，所述成像系统与所述控制界面通过视频信号线连接，所述主动机器人和从动机器人皆与所述控制系统通过数据线与供电线连接，所述激光测量仪设置于从动机器人末端执行器旁，与所述控制系统通过数据线连接；所述面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统包含手动控制和自动控制两种操作模式，两种操作模式通过所述控制界面切换。
一种面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作方法，主要包含：主动机器人、主动机器人末端手柄、操作台、控制界面、控制系统、从动机器人、从动机器人末端执行器、成像系统、激光测量仪；所述操作台上设置主动机器人和控制界面，所述成像系统与所述控制界面通过视频信号线连接，所述主动机器人和从动机器人皆与所述控制系统通过数据线与供电线连接，所述激光测量仪设置于从动机器人末端执行器旁，与所述控制系统通过数据线连接；所述面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统包含手动控制和自动控制两种操作模式，两种操作模式通过所述控制界面切换。
所述手动控制模式在所述控制界面中选择“手动模式”，所述成像系统将加工场景以视频画面的形式传输至所述操作台上所述控制界面中，操作工根据视频画面，识别工件中磨切特征(飞边毛刺或浇冒口)与所述从动机器人末端执行器之间的位姿关系，手控所述主动机器人末端手柄实施特定运动，所述控制系统接收所述主动机器人运动信号，驱使所述从动机器人末端执行器达到预期位姿。
所述自动控制模式在所述控制界面中选择“自动模式”，所述控制系统根据工件中磨切特征(飞边毛刺或浇冒口)与所述从动机器人末端执行器之间的位姿关系进行自主轨迹规划，进而控制所述从动机器人末端执行器按照规划轨迹进行运动，完成磨切一体加工过程。工件中磨切特征与所述从动机器人末端执行器之间的位姿关系通过安装在所述从动机器人末端执行器旁的所述激光测量仪测得，且所述激光测量仪与所述从动机器人末端执行器之间保持固定的偏距，确保所述控制系统有足够的时间进行轨迹规划。
所述主动机器人、所述操作台、所述控制界面均在操作室内；所述从动机器人和所述成像系统则在距离所述操作室较远的加工车间中，即操作工不在加工现场，通过远程主从控制实现遥操作磨切一体加工。
所述从动机器人末端执行器在进行所述工件磨切一体加工时，针对工件中毛刺飞边类型的磨切特征采用磨削的作业方式；针对工件中浇冒口类型的磨切特征则采用以磨代切的作业方式。
本发明的有益效果是：本发明系统和方法采用手动控制与自动控制相结合的方式，不仅可通过手动控制充分发挥操作工的主观能动性和智慧性，提高工件中磨切特征之间的过渡效率，远程操控使操作工免受伤害；而且能够自动控制保证从动机器人末端执行器磨切一体加工精度。
附图说明
图1是本发明面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统示意图；
图2是本发明中主动机器人结构示意图；
图3是本发明中从动机器人结构示意图；
图4是本发明中两种操作模式流程图；
附图标号：
1-激光测量仪；2-主动机器人；3-主动机器人末端手柄；4-操作台；5-控制界面；6-控制系统；7-从动机器人；8-从动机器人末端执行器；9-工件；10-成像系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，此描述是示例性的，仅用于解释本发明实施方式，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统中主要包含的实体为：激光测量仪1、主动机器人2、主动机器人末端手柄3、操作台4、控制界面5、控制系统6、从动机器人7、从动机器人末端执行器8、成像系统10。
其中，所述成像系统10与所述控制界面5通过视频信号线连接，所述主动机器人2和从动机器人7皆与所述控制系统6通过数据线与供电线连接，所述激光测量仪1与所述控制系统6通过数据线连接。
所述本发明面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作方法包含手动控制和自动控制两种操作模式，两种操作模式可通过所述控制界面5进行切换。
如图1至图4所示，若采用手动控制模式，则在所述控制界面5中选择“手动模式”，所述成像系统10将加工场景以视频画面的形式传输至所述操作台4上所述控制界面5中，操作工根据视频画面，识别工件9中磨切特征与所述从动机器人末端执行器8之间的位姿关系，手控所述主动机器人末端手柄3实施特定运动，所述控制系统6接收所述主动机器人2运动信号，驱使所述从动机器人末端执行器8达到预期位姿。
如图1至图4所示，若采用自动控制模式，则在所述自动控制模式特征在于：在所述控制界面5中选择“自动模式”，所述控制系统6根据所述工件9中磨切特征与所述从动机器人末端执行器8之间的位姿关系进行自主轨迹规划，进而控制所述从动机器人末端执行器8按照规划轨迹进行运动，完成磨切一体加工过程。
如图1至图4所示，采用本发明方法进行磨切一体加工时，所述主动机器人2、所述操作台4、所述控制界面5和操作工等均在操作室内(A处)；所述从动机器人7和所述成像系统10等则在距离所述操作室较远的加工车间(B处)中，即操作工不在加工现场，通过远程主从控制实现遥操作磨切一体加工。
如图1至图4所示，在自动控制模式中，所述工件9中所述磨切特征12与所述从动机器人末端执行器8之间的位姿关系通过安装在所述从动机器人末端执行器8的所述激光测量仪1测得，且所述激光测量仪1与所述从动机器人末端执行器8之间保持一定的偏距，确保所述控制系统6有足够的时间进行轨迹规划。
如图1至图3所示，所述从动机器人末端执行器8在进行工件9磨切一体加工时，针对工件9中毛刺飞边类型磨切特征采用磨削的作业方式；针对所述工件9中浇冒口类型磨切特征则采用以磨代切的作业方式。
本发明中所述主动机器人和从动机器人结构形式不限，为现有技术中任意具备相应功能的机器人。
以上所述具体实施方式，仅为本发明的实施例，本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所阐述的技术范围内，根据本发明的发明内容所进行的同等或相似改变，皆在本发明保护的范围之内。
- 上一篇：石墨接头机器人自动装卡簧、装栓机
- 下一篇：一种用于盲人室内导引的智能交互机器人
