曲面零件的加工方法及曲面零件的加工设备技术

本发明专利技术提供的曲面零件的加工方法，具体为，在加工前，先确定曲面零件的顶点法向量，再根据机器人算法模型转换为位姿坐标理论值；而加工前，标定位姿标定块相对于加工刀具的中心点的位置关系；然后，使机器人移至加工区域，以位姿坐标理论值调整加工刀具的法向量；接着，使三维扫描装置扫描位姿标定块，以得出位姿标定块的实际位姿值，然后根据实际位姿值与理论值之间的差值得出实际位姿误差；接着，通过控制单元根据实际位姿误差对机器人的执行器当前的位姿坐标值进行补偿修正；再接着，便可使机器人对加工面上对应的加工区域进行加工；完后，重复上述步骤，直至加工面上的加工区域加工完成。本发明专利技术还提供曲面零件的加工设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及曲面零件的加工
，尤其涉及一种大尺寸曲面零件的加工方法及曲面零件的加工设备。
技术介绍
目前对于大尺寸的曲面零件的孔加工方式，普遍为采用CNC钻孔加工或者人工钻孔，可是，若采用CNC钻孔加工，则存在机床占地面积大、成本高的问题；若采用人工加工，则存在效率低、精度差的问题。另外，也有部分人员采用机器人加工方式，但是，目前的机器人加工方式存在定位误差大、批量工件重复加工精度不高的问题，以致曲面零件的制孔加工的同轴精度较差，从而使到已加工的曲面零件出现难以准确装配的问题。因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供曲面零件的加工方法，以解决现有技术中在机器人加工方式时存在定位误差大、批量工件重复加工精度不高以致出现曲面零件的制孔加工的同轴精度较差的问题，保证曲面零件能够准确装配。本专利技术是这样实现的，曲面零件的加工方法，包括以下步骤：S101、准备待加工的曲面零件，所述曲面零件具有至少一个加工面，并于所述加工面上设定用以对所述加工面进行加工的加工方向；S102、设置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；S103、将所述曲面零件设于所述第一放置区上；S104、准备用以对所述曲面零件进行加工的机器人，设置所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，使所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，设置所述执行器包括主轴及加工刀具，使所述加工刀具设于所述主轴上，使所述控制单元配置有机器人算法模型；S105、设置一供所述机器人安装设置的第二放置区，并使所述第二放置区靠近于所述第一放置区；S106、将所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上；S107、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，使所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交；S108、于所述第二放置区上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置，使所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上，且设定所述三维扫描装置的定位位置；S109、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，并使所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接。S110、于所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，并通过所述模型仿真分析软件得出所述曲面零件的加工位置顶点法向量，再根据所述机器人算法模型将所述顶点法向量转换为可以用于控制所述机器人对所述曲面零件进行加工的位姿坐标理论值；S111、标定所述位姿标定块相对于所述加工刀具的中心点的位置关系，以通过所述位姿标定块的位姿值对应得到所述加工刀具下刀时的位姿值；S112、通过所述控制单元控制所述机器人移至所述加工面上的加工区域；S113、通过所述上位机根据所述位姿坐标理论值对所述机器人上的所述加工刀具的法向量进行对应的调整；S114、使所述三维扫描装置扫描所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；S115、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以得出所述位姿标定块的三维空间坐标数据，并将该三维空间坐标数据定义为实际值，且根据所述实际值与所述理论值之间的差值得出实际位姿误差，以对应得出所述执行器当前的实际位姿误差；S116、通过所述上位机根据所述实际位姿误差对所述机器人的执行器当前的位姿坐标值进行补偿修正；S117、通过所述控制单元控制所述机器人对所述加工面上对应的加工区域进行加工；S118、重复步骤S112至步骤S117，直至所述加工面上的加工区域加工完成。具体地，在步骤S110中，包括：参考点选取：于所述模型仿真分析软件中，选取所述模拟刀具对所述曲面零件的模型的任一下刀点，并在以所述下刀点为圆心、半径为r的圆周上选取三个间隔相等的参考点，r＞0；顶点法向量计算：通过选取的三个所述参考点建立一平面，并通过所述模型仿真分析软件计算所述平面的法线矢量,以对应得出顶点法向量。具体地，设置所述位姿标定块为长方体结构，并使所述长方体结构的长度、宽度及高度互不相等。进一步地，设置所述位姿标定块的长度为45-50mm、宽度为25-30mm、高度为15-20mm。本专利技术的曲面零件的加工方法的技术效果为：通过设有机器人、位姿标定块、三维扫描装置及上位机，由此，在加工前，可先通过上位机上配设的模型仿真分析软件得出曲面零件的顶点法向量；再根据机器人算法模型转换为可以用于控制机器人对曲面零件进行加工的位姿坐标理论值；标定位姿标定块相对于加工刀具的中心点的位置关系，以通过位姿标定块的位姿值对应得到加工刀具下刀时的位姿值；而加工时，便可使机器人移至加工区域；此时，先通过控制单元根据位姿坐标理论值对机器人的加工刀具的姿态进行对应的调整，同时，使三维扫描装置扫描位姿标定块，以得出位姿标定块的实际值，然后根据实际值与理论值之间的差值得出机器人实际姿态误差，并对应得出执行器当前的实际姿态误差；接着，通过控制单元根据实际偏转误差对机器人的执行器当前的位姿坐标值进行补偿修正；再接着，便可使机器人对加工面上对应的加工区域进行加工；完后，重复上述加工步骤，直至加工面上的加工区域加工完成。整个加工方法操作简便，可有效提高机器人的位姿定位精度，并有利于提高批量曲面零件重复加工的精度；同时，还可保证经补偿后的加工刀具的刀轴矢量与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轴精度,从而保证曲面零件的孔位的精确装配。本专利技术还提供曲面零件的加工设备，所述曲面零件具有至少一个加工面，所述加工面上设有用以对所述加工面进行加工的加工方向，所述加工设备包括：供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；靠近于所述第一放置区的第二放置区；用以对所述曲面零件进行加工的机器人，所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上，且所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，所述执行器包括主轴及设于所述主轴上的加工刀具，所述控制单元配置有机器人算法模型；用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
曲面零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、准备待加工的曲面零件，所述曲面零件具有至少一个加工面，并于所述加工面上设定用以对所述加工面进行加工的加工方向；S102、设置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；S103、将所述曲面零件设于所述第一放置区上；S104、准备用以对所述曲面零件进行加工的机器人，设置所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，使所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，设置所述执行器包括主轴及加工刀具，使所述加工刀具设于所述主轴上，使所述控制单元配置有机器人算法模型；S105、设置一供所述机器人安装设置的第二放置区，并使所述第二放置区靠近于所述第一放置区；S106、将所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上；S107、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，使所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交；S108、于所述第二放置区上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置，使所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上，且设定所述三维扫描装置的定位位置；S109、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，并使所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接。S110、于所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，并通过所述模型仿真分析软件得出所述曲面零件的加工位置顶点法向量，再根据所述机器人算法模型将所述顶点法向量转换为可以用于控制所述机器人对所述曲面零件进行加工的位姿坐标理论值；S111、标定所述位姿标定块相对于所述加工刀具的中心点的位置关系，以通过所述位姿标定块的位姿值对应得到所述加工刀具下刀时的位姿值；S112、通过所述控制单元控制所述机器人移至所述加工面上的加工区域；S113、通过所述上位机根据所述位姿坐标理论值对所述机器人上的所述加工刀具的法向量进行对应的调整；S114、使所述三维扫描装置扫描所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；S115、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以得出所述位姿标定块的三维空间坐标数据，并将该三维空间坐标数据定义为实际值，且根据所述实际值与所述理论值之间的差值得出实际位姿误差，以对应得出所述执行器当前的实际位姿误差；S116、通过所述上位机根据所述实际位姿误差对所述机器人的执行器当前的位姿坐标值进行补偿修正；S117、通过所述控制单元控制所述机器人对所述加工面上对应的加工区域进行加工；S118、重复步骤S112至步骤S117，直至所述加工面上的加工区域加工完成。...

【技术特征摘要】
1.曲面零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、准备待加工的曲面零件，所述曲面零件具有至少一个加工面，并于
所述加工面上设定用以对所述加工面进行加工的加工方向；
S102、设置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；
S103、将所述曲面零件设于所述第一放置区上；
S104、准备用以对所述曲面零件进行加工的机器人，设置所述机器人包括
机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，使所述机器人本体
上配设有用以执行加工指令的执行器，设置所述执行器包括主轴及加工刀具，
使所述加工刀具设于所述主轴上，使所述控制单元配置有机器人算法模型；
S105、设置一供所述机器人安装设置的第二放置区，并使所述第二放置区
靠近于所述第一放置区；
S106、将所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区
上；
S107、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论
位姿值的位姿偏差的位姿标定块，使所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中
心线垂直相交；
S108、于所述第二放置区上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标
数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三
维扫描装置，使所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上，且设定所述三
维扫描装置的定位位置；
S109、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，并使所述上位
机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接。
S110、于所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型
仿真分析软件，并通过所述模型仿真分析软件得出所述曲面零件的加工位置顶

\t点法向量，再根据所述机器人算法模型将所述顶点法向量转换为可以用于控制
所述机器人对所述曲面零件进行加工的位姿坐标理论值；
S111、标定所述位姿标定块相对于所述加工刀具的中心点的位置关系，以
通过所述位姿标定块的位姿值对应得到所述加工刀具下刀时的位姿值；
S112、通过所述控制单元控制所述机器人移至所述加工面上的加工区域；
S113、通过所述上位机根据所述位姿坐标理论值对所述机器人上的所述加
工刀具的法向量进行对应的调整；
S114、使所述三维扫描装置扫描所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数
据传至所述上位机；
S115、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送
的图像数据进行逆向建模及数据分析，以得出所述位姿标定块的三维空间坐标
数据，并将该三维空间坐标数据定义为实际值，且根据所述实际值与所述理论
值之间的差值得出实际位姿误差，以对应得出所述执行器当前的实际位姿误
差；
S116、通过所述上位机根据所述实际位姿误差对所述机器人的执行器当前
的位姿坐标值进行补偿修正；
S117、通过所述控制单元控制所述机器人对所述加工面上对应的加工区域
进行加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂炎，范前锋，欧阳渺安，李军旗，
申请(专利权)人：深圳市圆梦精密技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44