大型叶片类工件机器人协同打磨系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统，包括：叶片翻转夹紧模块、水平导轨、N个机器人打磨单元、与机器人打磨单元分别相对应的N个测量模块、控制模块和上位机模块；控制模块包括一个工装控制子模块和N个机器人打磨单元控制子模块；叶片翻转夹紧模块用于安装并夹紧待打磨叶片；两条水平导轨沿叶片长轴方向布置在叶片两侧，每条水平导轨上至少设一个机器人打磨单元；每个机器人打磨单元包括机器人、配套的机器人控制器、打磨装置；打磨装置安装在与其对应的机器人末端，每个测量模块安装在对应的机器人末端；工装控制子模块与叶片翻转夹紧模块连接，控制叶片的翻转方向、转角与夹紧操作；该系统可提高叶片打磨效率和质量。

Collaborative grinding system for large blade workpiece robot

The utility model provides a large blade workpiece grinding robot collaborative system, including: blade turning clamping module, a horizontal guide rail, N robot and robot grinding unit grinding unit, respectively corresponding to the N measurement module, control module and PC module; the control module comprises a control module and N tooling a robot grinding unit control module; blade turning clamping module for mounting and clamping the grinding blade; two horizontal guide rail along the long axis direction of blade arranged at both sides of the blade, a robot is arranged at each level track grinding unit; each robot grinding unit includes a supporting robot, robot controller, grinding device of polishing robot; at the end of the installation in the corresponding device, each measurement module is installed in the corresponding fixture at the end of the robot; control module It is connected with the blade reversal clamping module to control the turning direction, angle and clamping operation of the blade, and the system can improve the efficiency and quality of the blade grinding.

【技术实现步骤摘要】
大型叶片类工件机器人协同打磨系统
本技术涉及大型工件打磨
，尤其是一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统。
技术介绍
作为风力发电的关键核心部件之一，风电叶片在能源行业有着广泛应用，其制造水平代表着国家制造业的核心竞争力。风电叶片大多采用玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂以及涂料等难加工复合材料，设计为复杂的三维扭曲曲面，主要经过阳膜-翻阴模-铺层-加热固化-脱膜-打磨表面-喷漆等工艺，周期长、制造难度大。风电叶片在脱膜完成后，其型面处几乎普遍需要打磨。目前传统的风电叶片打磨主要采用人工打磨作业的方式，具体为工人拿着手持式打磨机对叶片进行打磨。人工打磨劳动强度大、工作环境恶劣、成本费用高，同时由于人工打磨操作稳定性差，难以保证一致的打磨效果，容易导致产生废品。虽然，工业应用中存在一些商品化的机器人打磨系统，但它们均是针对小型工件。对于风电叶片类大型工件的打磨作业，由于其尺寸范围大、外形多变，且叶稍部位加工易变性等问题，迄今为止，尚未出现完善的风电叶片表面机器人自动打磨系统解决方案。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统，以及基于大型叶片类工件机器人协同打磨系统的打磨方法，具有自动化程度高、安全稳定、高效率高柔性的特点，并且能使提高叶片打磨加工质量、效果一致，同时代替了工人在打磨抛光这种恶劣的环境中工作，并显著提升了产品加工效率。本技术采用的技术方案是：一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统，包括：叶片翻转夹紧模块、水平导轨、N个机器人打磨单元、与机器人打磨单元分别相对应的N个测量模块、控制模块和上位机模块；其中N为正整数；控制模块包括一个工装控制子模块和N个机器人打磨单元控制子模块；叶片翻转夹紧模块用于安装并夹紧待打磨叶片；叶片翻转夹紧模块能够带动叶片绕其长轴方向旋转受控角度并夹紧固定叶片；叶片翻转夹紧模块受控于工装控制子模块；两条水平导轨沿叶片长轴方向布置在叶片两侧，每条水平导轨上至少设一个机器人打磨单元；每个机器人打磨单元包括机器人、配套的机器人控制器、打磨装置；机器人打磨单元能够沿着水平导轨移动；打磨装置安装在与其对应的机器人末端，每个测量模块安装在对应的机器人末端，测量模块主要用于测量标定叶片工件坐标系和补偿打磨加工过程中的误差；每个机器人打磨单元控制子模块和对应的机器人打磨单元一起安装在水平导轨上；机器人打磨单元控制子模块与对应的机器人打磨单元和测量模块相连，控制与机器人打磨单元相关的操作；工装控制子模块与叶片翻转夹紧模块连接，控制叶片的翻转方向、转角与夹紧操作；上位机模块与机器人控制器和控制模块连接，接受用户输入的指令，生成的操作指令传输给机器人控制器和控制模块实现相应的操作功能。进一步地，机器人打磨单元还包括吸尘装置，所述吸尘装置安装在对应的机器人旁侧，吸尘装置的接口安装在对应的打磨装置上。进一步地，机器人打磨单元相对于叶片对称布设在叶片两侧。进一步地，所述大型叶片类工件机器人协同打磨系统还包括一周边安全检测装置。进一步地，所述大型叶片类工件机器人协同打磨系统还包括快换模块，快换模块安装在水平导轨两侧，快换模块上布置有不同类型的打磨装置。进一步地，该大型叶片类工件机器人协同打磨系统采用分工域、分工段的打磨方式打磨加工整个叶片；首先根据机器人型号确定机器人打磨空间，然后根据待打磨叶片的叶片模型和机器人打磨空间确定叶片翻转夹紧模块旋转角度即叶片的旋转角度；将叶片表面划分为若干工域；每个工域根据机器人在单一位置的工作空间划分为若干个工段；由机器人打磨单元的数量来确定每个机器人打磨单元具体对应哪些工段；根据划分不同工域和不同工段来生成合理的打磨路径；叶片翻转夹紧模块控制叶片沿其长轴方向旋转，使不同的工域进入机器人打磨空间，机器人在水平导轨上移动，使该工域内的不同工段依次进入机器人工作空间，进行打磨加工；该工域内的所有工段全部打磨完毕之后，叶片旋转到另一角度，进行下一工域的打磨。更进一步地，划分的工域与叶片的旋转角度对应，且具有一定的重叠区域。更进一步地，机器人打磨单元在加工每个工域之前，由机器人带动测量模块对待加工工域进行测量，并将测量结果传输给上位机模块，由上位机模块将测量结果与叶片理论模型进行匹配，得到实际叶片与机器人之间的相对位置关系，消除由叶片的装夹、旋转带来的误差；在加工过程中，测量模块测量机器人打磨单元附近的叶片局部形貌，对打磨轨迹进行补偿，消除由叶片的变形造成的误差。进一步地，所述上位机模块与机器人打磨单元和控制模块相连，当一个工段打磨完成且打磨装置脱离叶片后，机器人打磨单元与机器人打磨单元控制子模块通讯，通过机器人打磨单元控制子模块控制机器人打磨单元在水平导轨上运动，进入下一打磨工段；当一个工域打磨完、所有打磨装置脱离叶片并且机器人移至安全位置后，机器人打磨单元与上位机模块通讯，上位机模块向控制模块中的工装控制子模块发出指令，控制叶片翻转到下一角度，使下一个工域进入打磨空间；如此重复，直至整个叶片打磨完毕。本技术提出的一种大型叶片类工件机器人协同打磨方法，包括以下步骤：步骤S1，根据叶片模型及机器人工作空间，规划打磨路径；具体包括：步骤S101，根据叶片模型、叶片长度和实际需求的打磨效率确定机器人打磨单元数量；步骤S102，根据机器人型号与数量确定叶片转角以及每台机器人对应的工域；步骤S103，根据机器人工作空间确定每个工域内的工段数目；步骤S104，路径规划，得到每个工段内的打磨路径，计算机器人在打磨每个工段时在水平导轨上的理论打磨位置；步骤S105，在仿真软件中根据规划的路径进行仿真打磨加工；步骤S106，根据仿真判断是否发生干涉，叶片是否能被完全打磨，理论打磨位置是否合理、当前工域划分方式是否为时间最优方式，进而优化打磨轨迹；步骤S2，通过调整叶片的角度和机器人位置，打磨叶片各工域的不同工段，按步骤S1中规划的打磨路径完成对叶片所有工段的打磨；步骤S2具体包括：步骤S201，翻转叶片，使第i工域进入机器人打磨空间；步骤S202，每个机器人带动其末端的测量模块对对应的当前工域进行测量；步骤S203，将测量结果与叶片的理论模型进行匹配，标定出叶片的工件坐标系，得到机器人与实际叶片之间的相对位置关系，计算机器人在打磨每个工段时在水平导轨上的实际打磨位置；步骤S204，调整机器人在水平导轨上的位置，根据工件坐标系与打磨前标定好的打磨装置工具坐标系，打磨当前工域的第j工段；步骤S205，第j工段打磨完毕后，移动机器人，进入第j+1工段，打磨第j+1工段，重复操作，直至当前工域所有工段打磨完毕，收回打磨装置的打磨头，并将机器人移至安全位置；步骤S206，当所有机器人移至安全位置之后，翻转叶片至下一角度，使第i+1工域进入打磨空间；步骤S207，重复上述步骤S202～S206，直至叶片的所有工域全被打磨完毕；步骤S208，检测叶片打磨结果，判断是否合格，若不合格，则根据缺陷进行局部打磨调整；步骤S209，叶片打磨合格后，自动生成加工报告和检测报告。本技术的技术方案通过上位机模块和控制模块实现叶片，水平导轨和机器人的协同运动，机器人带动打磨装置按照规划的路径打磨叶片，测量模块在打磨前对叶片进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统，其特征在于，包括：叶片翻转夹紧模块(301)、水平导轨(302)、N个机器人打磨单元(303)、与机器人打磨单元分别相对应的N个测量模块(304)、控制模块(306)和上位机模块(307)；其中N为正整数；控制模块(306)包括一个工装控制子模块(309)和N个机器人打磨单元控制子模块(313)；叶片翻转夹紧模块(301)用于安装并夹紧待打磨叶片(308)；叶片翻转夹紧模块(301)能够带动叶片(308)绕其长轴方向旋转受控角度并夹紧固定叶片(308)；叶片翻转夹紧模块(301)受控于工装控制子模块(309)；两条水平导轨(302)沿叶片长轴方向布置在叶片两侧，每条水平导轨(302)上至少设一个机器人打磨单元(303)；每个机器人打磨单元(303)包括机器人(314)、配套的机器人控制器(310)、打磨装置(311)；机器人打磨单元(303)能够沿着水平导轨(302)移动；打磨装置(311)安装在与其对应的机器人(314)末端，每个测量模块(304)安装在对应的机器人(314)末端；每个机器人打磨单元控制子模块(313)和对应的机器人打磨单元(303)一起安装在水平导轨(302)上；机器人打磨单元控制子模块(313)与对应的机器人打磨单元(303)和测量模块(304)相连，控制与机器人打磨单元(303)相关的操作；工装控制子模块(309)与叶片翻转夹紧模块(301)连接，控制叶片(308)的翻转方向、转角与夹紧操作；上位机模块(307)与机器人控制器(310)和控制模块(306)连接，接受用户输入的指令，生成的操作指令传输给机器人控制器(310)和控制模块(306)实现相应的操作功能。...

【技术特征摘要】
1.一种大型叶片类工件机器人协同打磨系统，其特征在于，包括：叶片翻转夹紧模块(301)、水平导轨(302)、N个机器人打磨单元(303)、与机器人打磨单元分别相对应的N个测量模块(304)、控制模块(306)和上位机模块(307)；其中N为正整数；控制模块(306)包括一个工装控制子模块(309)和N个机器人打磨单元控制子模块(313)；叶片翻转夹紧模块(301)用于安装并夹紧待打磨叶片(308)；叶片翻转夹紧模块(301)能够带动叶片(308)绕其长轴方向旋转受控角度并夹紧固定叶片(308)；叶片翻转夹紧模块(301)受控于工装控制子模块(309)；两条水平导轨(302)沿叶片长轴方向布置在叶片两侧，每条水平导轨(302)上至少设一个机器人打磨单元(303)；每个机器人打磨单元(303)包括机器人(314)、配套的机器人控制器(310)、打磨装置(311)；机器人打磨单元(303)能够沿着水平导轨(302)移动；打磨装置(311)安装在与其对应的机器人(314)末端，每个测量模块(304)安装在对应的机器人(314)末端；每个机器人打磨单元控制子模块(313)和对应的机器人打磨单元(303)一起安装在水平导轨(302)上；机器人打磨单元控制子模块(313)与对应的机器人打磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：严思杰，陈巍，张海洋，郑志伟，叶松涛，
申请(专利权)人：无锡中车时代智能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32