一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法制造技术

本发明专利技术公开了一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法，其基于一激光除漆装置；机械臂自动定高控制方法包括如下步骤：S1、确定机械臂的初始位置和工作范围，工作范围包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；S2、根据步骤S1设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时，通过激光输出装置的激光出光来进行自动除漆；S3、在进行步骤S2的除漆过程中，机械臂的控制器根据激光测距仪的实时量测信息、高度参数以及防抖动参数，来计算机械臂距离待除漆面的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿。解决了有的激光清洗装置不能自动调节激光与待加工表面的距离、影响清洗效果的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法
本专利技术属于机械臂控制
，具体涉及一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法。
技术介绍
船舶、飞机、坦克等设备每隔一段时间需要维修保养，当设备表面漆层脱落，需要将原来的油漆层去除，以便喷涂新油漆。传统的除漆方法工作时会产生粉尘污染、污染环境、对设备造成损害等不利因素。近几年新发展起来的激光除漆技术是一种“绿色、环保”除漆工艺，具有无须接触、无须研磨、不引入额外杂质以及适用于各种非常规材料等特点，与传统的除漆方式相比，激光除漆技术具有5大优势：(1)绿色、环保，不对环境造成污染；(2)不对设备造成损害；(3)除漆效果好；(4)适用范围广，适用不同类型的设备、不同的油漆厚度；(5)运行和维护成本低。市场上现有的激光清洗装置，在控制激光在待加工设备表面移动时，不能自动调节激光与待加工表面的距离，导致在待加工设备的不同表面激光焦距改变，影响清洗效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法，以解决有的激光清洗装置不能自动调节激光与待加工表面的距离、影响清洗效果的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制方法，其特征在于，其基于一激光除漆装置；激光除漆装置包括机械臂、及设置在机械臂一端的激光输出装置，激光输出装置上安装有一个激光测距仪，激光测距仪位于激光输出装置和待除漆面之间；机械臂自动定高控制方法包括如下步骤：S1、确定机械臂的初始位置和工作范围，工作范围包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；设置机械臂的高度参数和防抖动参数；高度参数为激光测距仪与待除漆面之间的距离；S2、根据步骤S1设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时，通过激光输出装置的激光出光来进行自动除漆；S3、在进行步骤S2的除漆过程中，机械臂的控制器根据激光测距仪的实时量测信息、高度参数以及防抖动参数，来计算机械臂距离待除漆面的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；其中，量测信息为激光测距仪距离待除漆面的实际距离。进一步的，激光除漆装置包括：一机械臂，其上具有控制器；一激光输出装置，其一端设置激光发射头，其另一端连接至机械臂上；一防护罩，为空心壳体，其间隔设置在激光输出装置发射激光的一侧，防护罩上、靠近激光输出装置的侧面开有激光通过孔，靠近待除漆工作面的侧面设为敞口；激光穿过孔和敞口连通形成激光通过的路径，用于使得激光依次经过激光穿过孔和敞口到达待除漆工作面；一个激光测距仪，设置在防护罩的敞口端外壁面外侧；激光测距仪，用于测量其到待除漆工作面的实际距离，并将实际距离反馈至机械臂的控制器中；控制器，用于接收实际距离，并将实际距离与其内预设的目标距离进行对比，并在实际距离与目标距离出现偏差时对机械臂的位置进行调整。进一步的，步骤S1中，确定机械臂的初始位置和工作范围的具体方法为：通过示教器在工具坐标系下，移动机械臂在待除漆面选取一个初始点A(x,y,z)；工具坐标系是在激光输出装置的中心建立的标准直角坐标系，激光输出装置中心为坐标系原点，以每道工序行进方向为x轴正方向，以机械臂上移方向为y轴正方向，z轴方向通过右手坐标系求出；设置每道工序的工作距离为d，以及完成每道工序后机械臂的上移距离为m，第一道工序的起点为初始点A，则终点为B(x+d,y,z)；第二道工序的起点为C(x,y+m,z)，终点为D(x+d,y+m,z)；以此类推，第n道工序的起点为[x,y+(n-1)*m,z]，终点为[x+(n-1)*d,y+(n-1)*m,z]。进一步的，步骤S1中，激光测距仪安置在与激光输出装置的激光光束所在工具坐标系下的同一x轴坐标下，激光光束出口与待除漆面之间的激光焦距为d1，激光测距仪与激光输出装置的激光光束出口在工作坐标系下z轴方向的距离为d2，则机械臂需要保持的高度参数为d3＝d1-d2。进一步的，步骤S3的具体方法为：设激光测距仪测的量测信息为h0，则机械臂在z轴方向的偏移量为Δz＝d3-h0，设防抖动参数为δh；当Δz＞δh时，通过将Δz设置为机械臂的系统偏移量，机械臂在移动过程中通过系统偏移量自动进行z轴方向的调节；当Δz＜δh时，不对机械臂进行偏移量补偿调节。进一步的，还包括：一喷气管道，其具有气体出口端，气体出口端位于激光输出装置与防护罩之间的间隔处；用于向间隔处吹气除尘。进一步的，还包括：一遮光板，其为空心罩结构，罩设在激光输出装置和防护罩之上，用于对激光输出装置发射激光的路径上方进行遮挡。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的机械臂自动定高控制算法，该算法能够使得激光头与待加工平面保持一定的安全距离，从而保证加工面到激光光束出口的距离为合适的激光焦距内，使得激光除漆装置在工作面上实现运行可靠的激光清洗，为激光清洗领域的工程应用提供一种可行、可靠的技术方案。本专利技术针对复杂工作面的油漆清除及清洗装置与加工面距离高度无法自动调节问题，以提高除漆效果为目标，相比于其它除漆技术，适用加工范围广，能灵活调整激光焦距在合适的范围内，改善除漆效果。附图说明图1为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法的方法流程示意图；图2为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法中机械臂工作路线设计图；图3为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法中d1、d2和h0之间的位置关系示意图；图4为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法中光除漆装置的主视图；图5为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法中激光除漆装置无防护罩的主视图；图6为本专利技术一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法中一个激光测距仪的布置示意图。其中，1.激光输出装置；2.激光测距仪；3.导光光纤；4.喷气管道；5.除烟管道；6.机械臂；7.防护罩；8.遮光板。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法，其基于一激光除漆装置；所述激光除漆装置包括机械臂、及设置在所述机械臂一端的激光输出装置，所述激光输出装置上安装有一个激光测距仪。为保证精度及避免遮挡，同时激光测距仪获得的信息是激光面与待加工面的实际距离信息，激光测距仪安装在激光输出装置和待除漆面之间。如图1所示，控制算法包括以下内容：S1、确定机械臂的初始位置和工作范围，工作范围设置包括工序次数设置、机械臂向上移动距离设置和每道工序工作距离设置；根据系统偏移量最小分辨率、机械臂动作情况、以及激光头与加工面需要保持的距离设置机械臂需要保持的高度参数、防抖动参数；S2、根据S1步骤设置的工作范围参数设置激光信号的开启与关闭，进而实现自动激光出光进行自动除漆；S3、根据机械臂搭载的激光测距仪量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制方法，其特征在于，其基于一激光除漆装置；所述激光除漆装置包括机械臂、及设置在所述机械臂一端的激光输出装置，所述激光输出装置上安装有一个激光测距仪，所述激光测距仪位于激光输出装置和待除漆面之间；/n所述机械臂自动定高控制方法包括如下步骤：/nS1、确定机械臂的初始位置和工作范围，所述工作范围包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；/n设置机械臂的高度参数和防抖动参数；所述高度参数为激光测距仪与待除漆面之间的距离；/nS2、根据步骤S1设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时，通过所述激光输出装置的激光出光来进行自动除漆；/nS3、在进行步骤S2的除漆过程中，所述机械臂的控制器根据激光测距仪的实时量测信息、高度参数以及防抖动参数，来计算机械臂距离待除漆面的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；其中，所述量测信息为激光测距仪距离待除漆面的实际距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制方法，其特征在于，其基于一激光除漆装置；所述激光除漆装置包括机械臂、及设置在所述机械臂一端的激光输出装置，所述激光输出装置上安装有一个激光测距仪，所述激光测距仪位于激光输出装置和待除漆面之间；
所述机械臂自动定高控制方法包括如下步骤：
S1、确定机械臂的初始位置和工作范围，所述工作范围包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；
设置机械臂的高度参数和防抖动参数；所述高度参数为激光测距仪与待除漆面之间的距离；
S2、根据步骤S1设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时，通过所述激光输出装置的激光出光来进行自动除漆；
S3、在进行步骤S2的除漆过程中，所述机械臂的控制器根据激光测距仪的实时量测信息、高度参数以及防抖动参数，来计算机械臂距离待除漆面的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；其中，所述量测信息为激光测距仪距离待除漆面的实际距离。


2.如权利要求1所述的一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法，其特征在于，所述激光除漆装置包括：
一机械臂(6)，其上具有控制器；
一激光输出装置(1)，其一端设置激光发射头，其另一端连接至机械臂(6)上；
一防护罩(7)，为空心壳体，其间隔设置在所述激光输出装置(1)发射激光的一侧，所述防护罩(7)上、靠近激光输出装置(1)的侧面开有激光通过孔，靠近待除漆工作面的侧面设为敞口；所述激光穿过孔和敞口连通形成激光通过的路径，用于使得激光依次经过激光穿过孔和敞口到达待除漆工作面；
一个激光测距仪(2)，设置在所述防护罩(7)的敞口端外壁面外侧；
所述激光测距仪(2)，用于测量其到待除漆工作面的实际距离，并将所述实际距离反馈至所述机械臂(6)的控制器中；所述控制器，用于接收所述实际距离，并将所述实际距离与其内预设的目标距离进行对比，并在实际距离与目标距离出现偏差时对机械臂的位置进行调整。


3.如权利要求1或2所述的一种用于激光除漆的机械臂自动定高控制算法，其特征在于，所述步骤S1中，确定机械臂的初始位置和工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀军，马名发，王丽珍，杨峰，胡劲文，赵春晖，
申请(专利权)人：西安唐人电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61