本发明专利技术所提供的自主打磨装置，包括支撑架体，支撑架体上下两端分别安装有顶板和底板，所述的顶板上开设有与机械臂末端连接的安装孔，在支撑架体内部设置有电机，电机的传动轴贯穿底板延伸至外部，并通过联轴器与打磨部件连接；底板底部设有夹板，底板与夹板之间设置有多个膜片式力传感器，以螺栓穿过夹板与底板，将电机固定在底板上；底板上部两端对称布置有多个距离传感器，此外，底板上还固定有控制箱体。同时，本发明专利技术还提供了上述自主打磨装置的打磨方法，通过自主打磨装置与上位机机器人的信息交互，实现机器人自主打磨作业的智能化。
【技术实现步骤摘要】
自主打磨装置及其打磨方法
本专利技术涉及工业产品加工
，特别是属于一种自主打磨装置及其打磨方法。
技术介绍
在工业产品加工过程中打磨、抛光、去毛刺是生产中的必须环节。常见的打磨工具有砂带、砂轮、钢丝轮、抛光羊毛轮等装置，早先人工打磨过程不仅费时费力，生产效率低下，且精度合格率也不尽如人意。随着工业技术的推进，生产自动化发展趋势愈加明显，但由于铸件的重复精度及表面粗糙度差，打磨工具很容易产生磨损，在打磨时，如打磨力度的控制变化等不定因素影响，致使机器人打磨应用相对复杂、实施困难。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于提供一种自主打磨装置，以达到实现金属表面除锈除漆自主打磨作业的目的。本专利技术所提供的自主打磨装置，其特征在于，包括支撑架体，支撑架体上下两端分别安装有顶板和底板，所述的顶板上开设有与机械臂末端连接的安装孔，在支撑架体内部设置有电机，电机的传动轴贯穿底板延伸至外部，并通过联轴器与打磨部件连接；底板底部设有夹板，底板与夹板之间设置有多个膜片式力传感器，以螺栓穿过夹板与底板，将电机固定在底板上；底板上部两端对称布置有多个距离传感器，此外，底板上还固定有控制箱体，所述的控制箱体内部设置有控制电路，控制电路包括主控芯片、AD信号采集处理电路、RS232接口电路、电源模块、PWM输出处理电路、电机驱动电路，其中，AD信号采集处理电路、RS232接口电路、PWM输出处理电路分别与主控芯片连接，所述的PWM输出处理电路有分别与电源模块以及电机驱动电路连接，力传感器、距离传感器以及驱动电机接入控制箱体内部，所述的力传感器、距离传感器与控制电路的AD信号采集电路连接；所述的电机与控制电路的电机驱动电路连接，上位机机器人控制器接入控制箱体内部，并通过RS232接口电路与主控芯片实现信息交互。进一步的，多片膜片式力传感器均匀分布在在底板与夹板之间。进一步的，主控芯片采用TMS320F28335型的DSP芯片。本专利技术所提供的自主打磨装置的打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：上位机器人控制器发出控制要求，加载工况策略；调整机械臂确定工作面的边缘位置，从上位机器人的数据库中选择打磨功率，从起始点开始打磨，其中，所述的打磨功率＝打磨部件转速×转矩＝打磨部件转速×打磨部件与待打磨面的接触力×摩擦系数u×接触半径；步骤2：上位机器人控制器按照所设定工况要求，控制机械臂进给，机械臂带动自主打磨装置进给至起始位姿；步骤3：上位机器人通过主控芯片控制调节电机转速、打磨部件与工件接触面参数，合加载工况要求，其中，接触面参数为打磨部件与待打磨面的接触力，其中，上位机机器人控制器根据距离传感器反馈量做接触面参数的细微调整；步骤4：力传感器反馈信号至主控芯片，并传送至上位机器人，上位机器人控制器判断打磨功率是否符合工况要求，是则执行下一步；反之则执行步骤3；步骤5：机械臂带动打磨装置沿X方向正向运动并打磨，力传感器实时反馈接触力数据，上位机机器人控制器判断接触力是否恒定，是则执行下一步：反之则执行步骤3；步骤6：上位机机器人控制器判断是否打磨至所设定的加载工况末端位置，是则执行下一步，反之则执行步骤5；步骤7：机械臂带动打磨装置沿Y方向做工作面上下位置的调节，调节完成后，机械臂带动打磨装置沿X方向负向运动并打磨，力传感器实时反馈接触力数据，上位机机器人控制器判断接触力是否恒定，是则执行下一步：反之则执行步骤3；步骤8：机械臂继续沿Y方向进行工作面上下位置调节，重复步骤5-步骤7，直至打磨范围满足工况要求的工作面范围，停止打磨，上位机机器人控制机械臂复位，结束作业。本专利技术所提供的自主打磨装置及其打磨方法，通过自主打磨装置与上位机机器人的信息交互，实现机器人自主打磨作业的智能化。上位机机器人控制器中设定好打磨工况策略，通过主控芯片调整PWM输出脉冲频率和占空比，从而调整自主打磨装置的电机转速，同时，自主打磨装置实时采集力传感器和距离传感器的数据量，并上传至上位机器人控制器分析、处理，从而协调自主打磨装置运行，完成预设待打磨工作面范围内的自主打磨作业。综上所述，本专利技术具有提高打磨作业的自主化以及提高作业效率的积极效果。附图说明图1a、图1b分别为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的电路原理图；图3为本专利技术实现过程的控制流程图；图4为本专利技术主控芯片的电路结构图；图5为本专利技术AD信号采集处理电路的电路结构图；图6为本专利技术RS232接口电路的电路结构图；图7为本专利技术电源模块的电路结构图；图8为本专利技术PWM输出处理电路的电路结构图；图9为本专利技术电机驱动电路的电路结构图。图中：1、支撑架体；2、顶板；3、底板；4、电机；5、打磨部件；6、夹板；7、力传感器；8、距离传感器。具体实施方式如图1a、图1b、图2所示，本专利技术所提供的自主打磨装置，包括支撑架体1，支撑架体1上下两端分别安装有顶板2和底板3，顶板2上开设有与机械臂末端连接的安装孔，用于与机器人的机械臂的连接。在支撑架体1内部设置有电机4，电机4的传动轴贯穿底板3延伸至外部，并通过联轴器与打磨部件5连接。具体实施例中，打磨部件5可以依打磨工序所需，选择使用钢丝轮对金属表面进行除锈、除漆作业，如车壳船壳翻新，桥梁管道除锈等应用场合，同时也可以选用砂轮、羊毛轮等打磨部件，进行打磨抛光的作业等。另外，在底板3底部设有夹板6，以螺栓穿过夹板6与底板3，将电机4固定在底板3上，底板3与夹板6之间设置有多个膜片式力传感器7，多个膜片式力传感器7均匀分布在底板3上，当支撑架体1在机械臂的作用下下压，打磨部件5与待打磨工作面接触形成向上的支撑力，则夹板6中的力传感器7受挤压力，此时，接触力的反馈量通过主控芯片进而传输给上位机器人控制器，进行分析处理，进而调整机械臂的进给作业。在底板3上部两端还对称布置有多个距离传感器8，以便于测量打磨部件5与工作面的距离，并将测量结果通过主控芯片实时传递至上位机器人控制器，以实现位移和力的复合控制。在本实施例中，在底板3上部两端共装有4个激光测距的距离传感器8，测量精度1mm。此外，在底板3上还固定有控制箱体，所述的控制箱体内部设置有控制电路，控制电路包括主控芯片、AD信号采集处理电路、RS232接口电路、电源模块、PWM输出处理电路、电机驱动电路，主控芯片选用TMS320F28335型的DSP芯片。其中，AD信号采集处理电路、RS232接口电路、PWM输出处理电路分别与主控芯片连接，所述的PWM输出处理电路有分别与电源模块以及电机驱动电路连接，力传感器7、距离传感器以及驱动电机接入控制箱体内部，所述的力传感器7、距离传感器8与控制电路的AD信号采集处理电路连接；所述的电机4与控制电路的电机驱动电路连接，上位机机器人控制器接入控制箱体内部，并通过RS232接口电路与主控芯片实现信息交互。上位机器人控制器中设置的不同工况要求下所需的电机转速的调整是通过主控芯片进而控制PWM驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.自主打磨装置，其特征在于，包括支撑架体，支撑架体上下两端分别安装有顶板和底板，所述的顶板上开设有与机械臂末端连接的安装孔，在支撑架体内部设置有电机，电机的传动轴贯穿底板延伸至外部，并通过联轴器与打磨部件连接；底板底部设有夹板，底板与夹板之间设置有多个膜片式力传感器，以螺栓穿过夹板与底板，将电机固定在底板上；底板上部两端对称布置有多个距离传感器，此外，底板上还固定有控制箱体，所述的控制箱体内部设置有控制电路，控制电路包括主控芯片、AD信号采集处理电路、RS232接口电路、电源模块、PWM输出处理电路、电机驱动电路，其中，AD信号采集处理电路、RS232接口电路、PWM输出处理电路分别与主控芯片连接，所述的PWM输出处理电路有分别与电源模块以及电机驱动电路连接，力传感器、距离传感器以及驱动电机接入控制箱体内部，所述的力传感器、距离传感器与控制电路的AD信号采集电路连接；所述的电机与控制电路的电机驱动电路连接，上位机机器人控制器接入控制箱体内部，并通过RS232接口电路与主控芯片实现信息交互。/n
【技术特征摘要】
1.自主打磨装置，其特征在于，包括支撑架体，支撑架体上下两端分别安装有顶板和底板，所述的顶板上开设有与机械臂末端连接的安装孔，在支撑架体内部设置有电机，电机的传动轴贯穿底板延伸至外部，并通过联轴器与打磨部件连接；底板底部设有夹板，底板与夹板之间设置有多个膜片式力传感器，以螺栓穿过夹板与底板，将电机固定在底板上；底板上部两端对称布置有多个距离传感器，此外，底板上还固定有控制箱体，所述的控制箱体内部设置有控制电路，控制电路包括主控芯片、AD信号采集处理电路、RS232接口电路、电源模块、PWM输出处理电路、电机驱动电路，其中，AD信号采集处理电路、RS232接口电路、PWM输出处理电路分别与主控芯片连接，所述的PWM输出处理电路有分别与电源模块以及电机驱动电路连接，力传感器、距离传感器以及驱动电机接入控制箱体内部，所述的力传感器、距离传感器与控制电路的AD信号采集电路连接；所述的电机与控制电路的电机驱动电路连接，上位机机器人控制器接入控制箱体内部，并通过RS232接口电路与主控芯片实现信息交互。
2.根据权利要求1所述的自主打磨装置，其特征在于，多片膜片式力传感器均匀分布在底板与夹板之间。
3.根据权利要求1所述的自主打磨装置，其特征在于，主控芯片采用TMS320F28335型的DSP芯片。
4.一种根据权利要求1所述的自主打磨装置的打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：上位机器人控制器发出控制要求，加载工况策略；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王翀，孙群，袁修华，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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