四轴机械手智能打孔方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种四轴机械手智能打孔方法，包括：板参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的板参数；孔参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的孔参数；预览步骤：根据打孔位生成孔位实时预览图；运动参数设置步骤：设置机械手的打孔运动参数；主轴参数设置步骤：设置主轴参数；打孔步骤：按照最短打孔路径或Z字形打孔。本发明专利技术操作简单，只要经过少量培训，即可快速上手，既可智能分配孔位，也可由用户自定义设置孔位，生成的孔位均支持实时预览；此外，本发明专利技术在打孔过程中将根据电机扭矩反馈与板材，对机械手进行额外扭矩控制，且通过间歇性设置冷却主轴，对主轴智能冷却操作，有效防止主轴卡孔以及保证钻孔位平整。止主轴卡孔以及保证钻孔位平整。止主轴卡孔以及保证钻孔位平整。

【技术实现步骤摘要】
四轴机械手智能打孔方法及系统


[0001]本专利技术涉及四轴机械手控制
，尤其涉及一种四轴机械手智能打孔 方法及系统。

技术介绍

[0002]机械手应用领域越来越广泛，其中打孔机就是一个重要方向。最早打孔无 非是人工使用钻孔机进行钻孔，后续为应付大型板材的钻孔使用上了龙门架， 到今天为配合全面自动化，灵活高效的scara(Selective Compliance AssemblyRobotArm，四轴机器人)机械手也进入了打孔机领域，整条产线形成了高度自 动化，但是当前scara机械手大多为固定扭矩进行钻孔操作，以及没有对主轴进 行有效控制。致使主轴卡孔、断刀、毛刺时有发生。另外一个问题从人工打孔 延续至今，那就是孔位标定问题，直到现在无论时人工、龙门架、一般scara机 械手控制系统都需要人为的一个一个孔位进行标定或者说输入，操作十分繁琐。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种四轴机械手智能打孔方 法及系统，以实现高效灵活的打孔操作。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提出了一种四轴机械手智能打孔方 法，包括：
[0005]板参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的板参数，并将打孔板近机械手 的右端点设为原点，所述板参数包括长宽以及材质数据；
[0006]孔参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的孔参数，所述孔参数包括孔直 径、交叉偏移、个数、排数、去毛刺半径中的一种或多种；
[0007]预览步骤：根据用户输入的自定义打孔位或根据用户输入的板参数、孔参 数自动平均分配的打孔位生成孔位实时预览图；
[0008]运动参数设置步骤：设置机械手的打孔运动参数，所述运动参数包括机械 手位移速度、下降速度、打孔深度、抬高位置、安全位置中的一种或多种；
[0009]主轴参数设置步骤：设置主轴参数，所述主轴参数包括主轴电压、主轴启 动延时、冷却位置、冷却时间、冷却间隔中的一种或多种；
[0010]打孔步骤：根据设置的运动参数和主轴参数，按照最短打孔路径或Z字形 依次进行模拟打孔和正式打孔。
[0011]相应地，本专利技术实施例还提供了一种四轴机械手智能打孔系统，包括：
[0012]板参数输入模块：采集用户输入的待打孔的板参数，并将打孔板近机械手 的右端点设为原点，所述板参数包括长宽以及材质数据；
[0013]孔参数输入模块：采集用户输入的待打孔的孔参数，所述孔参数包括孔直 径、交叉偏移、个数、排数、去毛刺半径中的一种或多种；
[0014]预览模块：根据用户输入的自定义打孔位或根据用户输入的板参数、孔参 数自动平均分配的打孔位生成孔位实时预览图；
[0015]运动参数设置模块：设置机械手的打孔运动参数，所述运动参数包括机械 手位移速度、下降速度、打孔深度、抬高位置、安全位置中的一种或多种；
[0016]主轴参数设置模块：设置主轴参数，所述主轴参数包括主轴电压、主轴启 动延时、冷却位置、冷却时间、冷却间隔中的一种或多种；
[0017]打孔模块：根据设置的运动参数和主轴参数，按照最短打孔路径或Z字形 依次进行模拟打孔和正式打孔。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术操作简单，只要经过少量培训，即可快速上 手，既可智能分配孔位，保证各孔间距以及充分利用板材空间，也可由用户自 定义设置孔位，生成的孔位均支持实时预览，让用户拥有最直观了解孔位之间 的情况；此外，本专利技术提供打孔流程模拟，让用户直观的了解实际打孔位置与 机械手运动姿态；在实际打孔过程中将根据电机扭矩反馈与板材，对机械手进 行额外扭矩控制，且通过间歇性设置冷却主轴，对主轴智能冷却操作，有效防 止主轴卡孔以及保证钻孔位平整。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例的四轴机械手智能打孔方法的流程示意图。
[0020]图2是本专利技术实施例的四轴机械手智能打孔系统的结构示意图。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0022]本专利技术实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅 用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动 情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0023]另外，在本专利技术中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而 不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特 征。
[0024]请参照图1，本专利技术实施例的四轴机械手智能打孔方法包括板参数输入步 骤、孔参数输入步骤、预览步骤、运动参数设置步骤、主轴参数设置步骤及打 孔步骤。本专利技术实施例的四轴机械手智能打孔方法应用于scara机械手上。
[0025]板参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的板参数，并将打孔板近机械手 的右端点设为原点，所述板参数包括长宽以及材质数据。
[0026]孔参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的孔参数，所述孔参数包括孔直 径、交叉偏移、个数、排数、去毛刺半径中的一种或多种。
[0027]预览步骤：根据用户输入的自定义打孔位或根据用户输入的板参数、孔参 数自动平均分配的打孔位生成孔位实时预览图。本专利技术实施例通过实时生成预 览图，使打孔效果、板孔整体效果可以预测，让用户拥有最直观了解孔位之间 的情况，很方便的使用户在打孔完成前就能得知具体情况。
[0028]运动参数设置步骤：设置机械手的打孔运动参数，所述运动参数包括机械 手位移速度、下降速度、打孔深度、抬高位置、安全位置中的一种或多种。
[0029]主轴参数设置步骤：设置主轴参数，所述主轴参数包括主轴电压、主轴启 动延时、冷却位置、冷却时间、冷却间隔中的一种或多种。
[0030]打孔步骤：根据设置的运动参数和主轴参数，按照最短打孔路径或Z字形 依次进行模拟打孔和正式打孔。本专利技术实施例的模拟打孔流程：在此过程中主 轴不会启动(其他动作和正式打孔中的一样)，机械手仅在孔位上方移动，不会 进行正式打孔，用于检查机械手姿态是否存在干涉孔位是否正确，同时也会在 界面同步显示孔位完成情况以及机械手姿态。本专利技术实施例的正式打孔过程中 根据所选材质设置电机特定扭矩，电机将根据电机扭矩反馈自行调整，来实时 控制电机扭矩，防止主轴钻孔卡孔，同时通过间歇性设置冷却主轴，智能冷却 主轴减少毛刺的产生。
[0031]作为一种实施方式，预览步骤中，根据输入板参数、孔参数计算孔距离板x 轴方向边缘的最小距离x
b
和y轴方向边缘的最小距离y
b
，再根据个数与排数计 算出首排孔数a，并通过下式计算每个孔位在x轴方向上的间隔P
x
与y轴方向 上的间隔P
y
以及首个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四轴机械手智能打孔方法，其特征在于，包括：板参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的板参数，并将打孔板近机械手的右端点设为原点，所述板参数包括长宽以及材质数据；孔参数输入步骤：采集用户输入的待打孔的孔参数，所述孔参数包括孔直径、交叉偏移、个数、排数、去毛刺半径中的一种或多种；预览步骤：根据用户输入的自定义打孔位或根据用户输入的板参数、孔参数自动平均分配的打孔位生成孔位实时预览图；运动参数设置步骤：设置机械手的打孔运动参数，所述运动参数包括机械手位移速度、下降速度、打孔深度、抬高位置、安全位置中的一种或多种；主轴参数设置步骤：设置主轴参数，所述主轴参数包括主轴电压、主轴启动延时、冷却位置、冷却时间、冷却间隔中的一种或多种；打孔步骤：根据设置的运动参数和主轴参数，按照最短打孔路径或Z字形依次进行模拟打孔和正式打孔。2.如权利要求1所述的四轴机械手智能打孔方法，其特征在于，预览步骤中，根据输入板参数、孔参数计算孔距离板x轴方向边缘的最小距离x
b
和y轴方向边缘的最小距离y
b
，再根据个数与排数计算出首排孔数a，并通过下式计算每个孔位在x轴方向上的间隔P
x
与y轴方向上的间隔P
y
以及首个打孔点坐标(x0,y0)：P
x
＝(P
l
+x
b
*2)/(a+1)；P
y
＝(P
w
+y
b
*2)/(P
R
+1)；x0＝(P
l
‑
x
b
*2)/(a+1)；y0＝(P
w
‑
y
b
*2)/(a+1)；最后根据计算结果平均分配打孔位；并在生成预览图的同时，判断已经生成的孔位是否存在位于板外与重叠的情况，并根据判断结果提醒用户。3.如权利要求1所述的四轴机械手智能打孔方法，其特征在于，打孔步骤包括：子步骤1：驱动机械手Z轴到达安全高度，再控制机械手末端前往待机点；子步骤2：根据用户设置执行主轴预冷却动作，预冷却完成后根据用户设置的主轴参数启动主轴，并根据输入的材质数据设置主轴电机的扭矩；子步骤3：驱动机械手Z轴到达抬高高度，控制机械手末端前往首个打孔点开始打孔；子步骤4：打孔完成后，对主轴进行冷却操作，冷却预设时间；子步骤5：冷却完成后，控制机械手末端回到首个打孔点，再驱动机械手Z轴到达抬高高度，机械手末端再前往下一个打孔点进行打孔；子步骤6：依次完成全部打孔后，机械手Z轴返回安全高度，机械手末端再前往待机点，关闭主轴。4.如权利要求3所述的四轴机械手智能打孔方法，其特征在于，所述子步骤3包括：孙步骤31：控制Z轴末端前往打孔位置开始下钻，同时判断机械手在下钻过程中是否超过设置的Z轴最大扭矩，若是则进入孙步骤32，若否则进入孙步骤33；孙步骤32：控制Z轴末端返回板表面；孙步骤33：Z轴末端到达打孔位置后，等待预设钻孔延时时间后再执行下一步。
5.如权利要求4所述的四轴机械手智能打孔方法，其特征在于，所述子步骤4包括：孙步骤41：驱动机械手Z轴到达安全高度，再控制机械手末端前往冷却点上方；孙步骤42：关闭主轴，并驱动机械手Z轴下降，将主轴浸泡在冷却点的冷却液中；孙步骤43：冷却预设时间后，驱动机械手Z轴返回安全高度，启动主轴。6.一种四轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐山，黎俊超，吴瀚镔，
申请(专利权)人：天启控制技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：