自适应加工系统及其控制方法、车身加工设备技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应加工系统及其控制方法、车身加工设备。自适应加工系统，用于对工件的加工，该自适应加工系统包括执行机构、电主轴、铣削工具头、视觉探测装置和控制装置。执行机构与电主轴传动连接并带动电主轴运动。电主轴驱动铣削工具头运动。执行机构、电主轴与控制装置通讯连接，控制装置包括存储有工件的初加工数据和废料参数的存储器，控制装置运算得出中间参数并进一步得出加工数据，控制装置根据后加工数据和废料参数调整第一工作参数和第二工作参数以分别控制执行机构和电主轴的运动，从而保证铣削工具头的铣削参数满足废料参数的要求。本发明专利技术具有自动化程度高、生产安全并环保、生产与人工成本大幅降低、精度一致性高的优点。

Adaptive machining system and its control method, body machining equipment

【技术实现步骤摘要】
自适应加工系统及其控制方法、车身加工设备
本专利技术属于机械加工
，具体地说，本专利技术涉及一种自适应加工系统及其控制方法、车身加工设备。
技术介绍
目前，在对零件尤其是金属零件的加工过程中，往往零件的加工部位会由于加工作用力破坏其表面平整度，采用焊接工艺对铝合金材料进行焊接而产生焊缝余高就是其中一种典型例子。近年来，随着汽车行业整车轻量化的推进，铝合金材质越来越多的运用在白车身上，目前的行业内铝合金连接常用MIG焊焊接工艺，MIG焊焊接工艺存在焊接后产生焊缝余高而导致与零部件装配产生干涉的问题，虽然可以通过3D设计及同步工程来避免采用一部分的焊接从而减少一些干涉情况发生，但一些关键连接处的焊缝无法避免，因此，在制造车身过程中需要对将产生干涉的焊缝余高进行处理，以免影响整车装配。目前，行业内对焊缝余高的处理主要通过气动角向打磨机直接对焊缝、焊点进行打磨，因其操作简单，被广泛使用，但该种打磨方法存在的弊端包括：1、打磨过程中粉尘飞扬，工作环境恶劣，与企业职业卫生健康要求相悖；2、气动角向打磨机打磨后的铝粉尘存在爆炸风险，需要配套防爆除尘设备，而该设备投资成本高，使用过程中能耗至少37KWh；3、人工打磨对员工技能要求高，一致性差；4、由于一些3D空间曲线的焊缝余高因其车身制造过程中制造公差的积累，导致其位置精度波动，自动化作业实现困难，也使得行业内习惯于采用人工打磨，但是大量使用人工对企业造成加工成本增加和管理困难。因此，提供自动化程度高、生产安全并环保、生产与人工成本大幅降低、精度一致性高的自适应加工系统及其控制方法、车身加工设备成为务必解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种自适应加工系统，目的是提高加工精度一致性。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：自适应加工系统，包括控制装置、用于对工件进行扫描以获得探测数据的视觉探测装置、用于对工件进行加工的铣削工具头、驱动铣削工具头运动的电主轴和与电主轴传动连接并带动电主轴运动的执行机构，执行机构、电主轴与控制装置通讯连接。所述控制装置包括存储有所述工件的初加工数据和废料参数的存储器，所述控制装置根据所述视觉探测装置的探测数据和所述初加工数据运算得出中间参数，所述控制装置根据所述初加工数据和所述中间参数的比较运算获得后加工数据，所述控制装置根据后加工数据和所述废料参数调整所述执行机构的第一工作参数和所述电主轴的第二工作参数以分别控制两者的运动。所述工件的材质为铝合金，所述初加工数据为焊缝余高加工图，所述探测数据为焊缝余高断面图，所述中间参数为焊缝余高偏差量及工件累计公差，所述后加工数据为焊缝余高铣削高度，所述废料参数包括粒径值，所述铣削参数包括切削速度、项角、螺旋角和副后角中的一个或多个。所述执行机构为六轴机器人，所述电主轴为无极调速电主轴，所述视觉探测装置为3D视觉扫描仪，所述第一工作参数包括所述执行机构的空间坐标值，所述第二工作参数包括所述电主轴的转速值。所述3D视觉扫描仪对焊缝余高进行扫描，通过扫描每次采集焊缝余高断面轮廓，扫描后通过计算算法结合六轴机器人工具端坐标，将采集的所述断面轮廓在所述六轴机器人的坐标系下建立三维建模，并将焊缝余高偏差量通讯传输给所述控制装置，所述控制装置控制所述六轴机器人铣削轨迹自适应调整。所述执行机构通过与所述电主轴和所述控制装置的通讯实现所述六轴机器人示教器直接调整所述铣削参数。所述铣削工具头为高速钢材质的立铣刀。本专利技术还提供了一种车身加工设备，包括上述的自适应加工系统，所述工件为铝合金车身。本专利技术还提供了一种自适应加工系统的控制方法，包括：所述控制装置根据所述初加工数据示教所述执行机构轨迹，实现所述执行机构基础运行轨迹；在自适应加工之前，所述视觉探测装置对所述工件的加工部位起始点进行探测以获得所述探测数据；所述控制装置控制所述执行机构运动，所述视觉探测装置实时对后加工部位进行探测并进行所述探测数据的采集，所述控制装置根据所述采集的探测数据运算得出中间参数；所述控制装置根据后加工数据和中间参数的比较运算获得后加工数据，所述控制装置根据后加工数据和所述废料参数调整所述执行机构的第一工作参数和所述电主轴的第二工作参数以分别控制两者的运动，从而保证所述铣削工具头的铣削参数满足所述废料参数。所述工件为铝合金材料，所述初加工数据为焊缝余高加工图，所述探测数据为焊缝余高断面图，所述中间参数为焊缝余高偏差量及工件累计公差，所述后加工数据为焊缝余高铣削高度，所述废料参数包括粒径值，所述铣削参数包括切削速度、项角、螺旋角和副后角的一个或多个，所述执行机构为六轴机器人，所述电主轴为无极调速电主轴，所述视觉探测装置为3D视觉扫描仪，所述第一工作参数包括所述执行机构的空间坐标值，所述第二工作参数包括所述电主轴的转速值；上述工作方法中：所述控制装置根据焊缝余高加工图示教所述六轴机器人轨迹，实现所述六轴机器人基础运行轨迹；在铣削加工之前，所述3D视觉扫描仪对所述工件的铣削起始点的焊缝余高进行扫描，得到焊缝余高断面图；随着六轴机器人在所述控制装置控制下沿所述基础运行轨迹运动，所述3D视觉扫描仪实时对待铣削焊缝进行扫描并进行余高断面数据采集，所述控制装置根据所述采集的余高断面数据运算得出所述焊缝余高偏差量及所述工件累计公差；所述控制装置根据所述焊缝余高铣削高度的要求来引导六轴机器人自适应调整所述铣削工具头铣削焊缝深度的进给量，并根据进给量实时调整所述电主轴的转速及六轴机器人的空间坐标值对应所述铣削工具头的参数铣削来获得大粒径值的铝屑。所述3D视觉扫描仪通过连接板集成在电主轴侧面，其多频次地对焊缝余高进行扫描，通过激光扫描，每次采集焊缝余高断面轮廓，扫描后结合六轴机器人工具端坐标，该工具端坐标即六轴机器人位于铣削工具头一端的端坐标，将采集的断面轮廓在六轴机器人的坐标系下建立三维建模，并将焊缝余高偏差量通讯传输给控制设置，从而控制装置控制六轴机器人铣削轨迹自适应调整。本专利技术的适应加工系统及其控制方法、车身加工设备，通过控制装置根据初加工数据、探测数据及中间参数获得后加工数据，并且根据后加工数据和废料参数来控制执行机构和电主轴的运动，使得被铣削加工后工件满足装配要求且精度一致性高，并且自动化程度高、生产安全并环保，另外，生产与人工成本大幅降低。附图说明图1是本专利技术自适应加工系统及所加工的工件的示意图；图2是本专利技术自适应加工系统对工件焊缝余高铣削的示意图；图3是本专利技术自适应加工系统的铣削工具头的铣削效果示意图；图中：1、铣削工具头；2、电主轴；3、视觉探测装置；4、执行机构；5、工件；6、滚床滑撬；7、压紧工装；8、控制装置；9、执行机构底座；10、法兰盘。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自适应加工系统，其特征在于，包括控制装置、用于对工件进行扫描以获得探测数据的视觉探测装置、用于对工件进行加工的铣削工具头、驱动铣削工具头运动的电主轴和与电主轴传动连接并带动电主轴运动的执行机构，执行机构、电主轴与控制装置通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.自适应加工系统，其特征在于，包括控制装置、用于对工件进行扫描以获得探测数据的视觉探测装置、用于对工件进行加工的铣削工具头、驱动铣削工具头运动的电主轴和与电主轴传动连接并带动电主轴运动的执行机构，执行机构、电主轴与控制装置通讯连接。


2.根据权利要求1所述的自适应加工系统，其特征在于，所述控制装置包括存储有所述工件的初加工数据和废料参数的存储器，所述控制装置根据所述视觉探测装置的探测数据和所述初加工数据运算得出中间参数，所述控制装置根据所述初加工数据和所述中间参数的比较运算获得后加工数据，所述控制装置根据后加工数据和所述废料参数调整所述执行机构的第一工作参数和所述电主轴的第二工作参数以分别控制两者的运动。


3.根据权利要求1或2所述的自适应加工系统，其特征在于，所述工件的材质为铝合金，所述初加工数据为焊缝余高加工图，所述探测数据为焊缝余高断面图，所述中间参数为焊缝余高偏差量及工件累计公差，所述后加工数据为焊缝余高铣削高度，所述废料参数包括粒径值，所述铣削参数包括切削速度、项角、螺旋角和副后角中的一个或多个。


4.根据权利要求3所述的自适应加工系统，其特征在于，所述执行机构为六轴机器人，所述电主轴为无极调速电主轴，所述视觉探测装置为3D视觉扫描仪，所述第一工作参数包括所述执行机构的空间坐标值，所述第二工作参数包括所述电主轴的转速值。


5.根据权利要求4所述的自适应加工系统，其特征在于，所述3D视觉扫描仪对焊缝余高进行扫描，通过扫描每次采集焊缝余高断面轮廓，扫描后通过计算算法结合六轴机器人工具端坐标，将采集的所述断面轮廓在所述六轴机器人的坐标系下建立三维建模，并将焊缝余高偏差量通讯传输给所述控制装置，所述控制装置控制所述六轴机器人铣削轨迹自适应调整。


6.根据权利要求4或5所述的自适应加工系统，其特征在于，所述执行机构通过与所述电主轴和所述控制装置的通讯实现所述六轴机器人示教器直接调整所述铣削参数。


7.根据权利要求1至6任一所述的自适应加工系统，其特征在于，所述铣削工具头为高速钢材质的立铣刀。


8.车身加工设备，其特征在于，其包括如权利要求1至7任一所述的自适应加工系统，所述工件为铝合金车身。


9.权利要求1至7任一所述的自适应加工系统的控制方法，其特征在于，包括：
所述控制装置根据所述初加工数据示教所述执行机构轨迹，实现所述执行机构基础运行轨迹；
在自适应加工之前，所述视觉探测装置对所述工件的加工部位起...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅卫东，王宇，吴发贵，金一，李盛良，奚新文，陈怀安，陶强，
申请(专利权)人：奇瑞新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34