一种基于机器人的石材雕刻加工方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器人的石材雕刻加工方法及系统，涉及石材加工领域，方法包括：人机操作界面接收控制指令，并发送给可编程控制器；所述可编程控制器接收所述控制指令，生成对应的控制信号，并发送给控制装置；所述控制装置控制机器人执行与控制信号关联的操作，完成石材雕刻加工。本发明专利技术可适用于各种石材雕刻机器人加工的控制，解决了石材雕刻机器人对从业者技能水平要求高，石材加工效率低的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人的石材雕刻加工方法及系统


[0001]本专利技术涉及石材加工领域，特别是涉及一种基于机器人的石材雕刻加工方法及系统。

技术介绍

[0002]石雕技艺由上千年前发展至今，然而传统石雕加工环境较为恶劣，粉尘噪声大，对身体有害，从业者常患有职业病，导致了目前石雕行业缺少年轻的传承人。为改善石雕行业当前的发展困境，数控雕刻技术逐渐被行业所应用。因其自由度和灵巧性，机器人十分适合应用于大型的复杂曲面立体石材雕刻，是石材机械未来的重要发展方向。
[0003]由于机器人系统的复杂性和石材雕刻的多样性，石材雕刻机器人对从业者使用门槛较高，并且目前市场上机器人厂家系统未对石材加工进行对应的优化设计，导致了机器人石材加工效率低下，自动化程度不高的现状，限制了机器人在石材雕刻领域的推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于机器人的石材雕刻加工方法及系统，解决了石材雕刻机器人对从业者技能水平要求高，石材加工效率低的问题，其次，能减少操作人员在机器人加工过程发生危险的可能性。此外，本专利技术还提供了对应的操作软件界面。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一方面，一种基于机器人的石材雕刻加工方法，包括：
[0007]人机操作界面接收控制指令，并发送给可编程控制器；
[0008]所述可编程控制器接收所述控制指令，生成对应的控制信号，并发送给控制装置；
[0009]所述控制装置控制机器人执行与控制信号关联的操作，完成石材雕刻加工。
[0010]优选的，加工过程具体包括：
[0011]接收上电控制指令，控制机器人上电；
[0012]接收工件定位控制指令，控制机器人以不同姿态触碰工件，获取工件的几何及空间位置信息；
[0013]接收对刀控制指令，控制机器人预定轨迹触碰对刀仪，进行做差运算并补偿得到当前实际刀长；
[0014]接收加载文件控制指令，导入对应的加工文件，控制机器人基于加工文件进行雕刻加工；
[0015]接收启动控制信号、停止控制信号、紧急停止控制信号、重启控制信号、刀库控制信号、电主轴控制信号和冷却液开关控制信号中的一个或多个，以控制机器人的加工状态；
[0016]接收下电控制指令，控制机器人下电。
[0017]优选的，所述控制机器人以不同姿态触碰工件，获取工件的几何及空间位置信息，具体包括控制机器人执行如下操作：
[0018]按照第一预定轨迹运动触碰工件，触发信号；
[0019]停止运动并通过末端执行器获得当前点坐标；
[0020]触发信号获得返回指令，按照第二预定轨迹回到安全点；
[0021]继续按照其他预定轨迹运动，获得所述工件的不同位置坐标；
[0022]基于获得的不同位置坐标，进行相对位置关系运算，获得工件的几何及空间位置信息；
[0023]按照第三预定轨迹返回触发点。
[0024]优选的，所述控制机器人预定轨迹触碰对刀仪，进行做差运算并补偿得到当前实际刀长，具体包括控制机器人执行如下操作：
[0025]按照第四预定轨迹触碰对刀仪，触发信号；
[0026]停止运动并获取当前点坐标；
[0027]将当前点坐标与基准坐标进行做差运算获得差值，基于预估刀具长度和差值获得当前刀具长度；
[0028]触发信号获得返回指令，按照第五预定轨迹回到出发点。
[0029]优选的，所述导入对应的加工文件，控制机器人基于加工文件进行雕刻加工，具体包括如下操作：
[0030]选择加载文件；
[0031]关联信号到加载文件；
[0032]触发关联信号调用加载文件。
[0033]另一方面，一种基于机器人的石材雕刻加工系统，包括人机操作界面、可编程控制器、控制装置和机器人；所述人机操作界面，用于接收控制指令，并发送给可编程控制器；所述可编程控制器，用于接收所述控制指令，生成对应的控制信号，并发送给控制装置；所述控制装置，用于控制机器人执行与控制信号关联的操作，完成石材雕刻加工。
[0034]优选的，所述控制指令包括工件定位；所述可编程控制器发送工件定位控制信号给所述控制装置，所述控制装置控制机器人执行工件定位模块；所述工件定位模块用于实现如下功能：
[0035]按照第一预定轨迹运动触碰工件，触发信号；
[0036]停止运动并通过末端执行器获得当前点坐标；
[0037]触发信号获得返回指令，按照第二预定轨迹回到安全点；
[0038]继续按照其他预定轨迹运动，获得所述工件的不同位置坐标；
[0039]基于获得的不同位置坐标，进行相对位置关系运算，获得工件的几何及空间位置信息；
[0040]按照第三预定轨迹返回触发点。
[0041]优选的，所述控制指令包括对刀；所述可编程控制器发送对刀控制信号给所述控制装置，所述控制装置控制机器人执行对刀模块；所述对刀模块用于实现如下功能：
[0042]按照第四预定轨迹触碰对刀仪，触发信号；
[0043]停止运动并获取当前点坐标；
[0044]将当前点坐标与基准坐标进行做差运算获得差值，基于预估刀具长度和差值获得当前刀具长度；
[0045]触发信号获得返回指令，按照第五预定轨迹回到出发点。
[0046]优选的，所述控制指令包括加载文件；所述可编程控制器发送加载文件控制信号给所述控制装置，所述控制装置控制机器人执行加载文件模块；所述加载文件模块用于实现如下功能：
[0047]选择加载文件；
[0048]关联信号到加载文件；
[0049]触发关联信号调用加载文件。
[0050]优选的，所述人机操作界面与所述可编程控制器通过Ethernet协议进行通讯；所述可编程控制器与所述控制装置通过Profinet协议进行通讯；所述控制装置为机器人控制柜，所述可编程控制器将控制信号发送至机器人控制柜，所述机器人控制柜通过信号映射关系执行对应操作。
[0051]由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0052](1)本专利技术的基于机器人的石材雕刻加工方法及系统，解决了石材雕刻机器人对从业者技能水平要求高，石材加工效率低的问题，其次，能减少操作人员在机器人加工过程发生危险的可能性；
[0053](2)本专利技术的人机操作界面提供了与控制系统对应的操作软件界面，操作人员只需点击按钮或通过其他方式即可触发控制指令，操作简单方便；
[0054](3)本专利技术的对刀指令(对刀模块)，可以实现加工过程中不同刀具长度时机器人关节空间的自适应变换，提高了加工效率，确保了加工精度，此外通过自动控制进行对刀操作安全方便，易于操作使用；
[0055](4)本专利技术的工件定位指令(工件定位模块)，可以实现加工前不同尺寸工件材料的几何参数的识别，获得工件相对于机器人加工平台的相对位置关系，代替了人工测量的步骤，不仅提高了测量效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人的石材雕刻加工方法，其特征在于，包括：人机操作界面接收控制指令，并发送给可编程控制器；所述可编程控制器接收所述控制指令，生成对应的控制信号，并发送给控制装置；所述控制装置控制机器人执行与控制信号关联的操作，完成石材雕刻加工。2.根据权利要求1所述的基于机器人的石材雕刻加工方法，其特征在于，加工过程具体包括：接收上电控制指令，控制机器人上电；接收工件定位控制指令，控制机器人以不同姿态触碰工件，获取工件的几何及空间位置信息；接收对刀控制指令，控制机器人预定轨迹触碰对刀仪，进行做差运算并补偿得到当前实际刀长；接收加载文件控制指令，导入对应的加工文件，控制机器人基于加工文件进行雕刻加工；接收启动控制信号、停止控制信号、紧急停止控制信号、重启控制信号、刀库控制信号、电主轴控制信号和冷却液开关控制信号中的一个或多个，以控制机器人的加工状态；接收下电控制指令，控制机器人下电。3.根据权利要求2所述的基于机器人的石材雕刻加工方法，其特征在于，所述控制机器人以不同姿态触碰工件，获取工件的几何及空间位置信息，具体包括控制机器人执行如下操作：按照第一预定轨迹运动触碰工件，触发信号；停止运动并通过末端执行器获得当前点坐标；触发信号获得返回指令，按照第二预定轨迹回到安全点；继续按照其他预定轨迹运动，获得所述工件的不同位置坐标；基于获得的不同位置坐标，进行相对位置关系运算，获得工件的几何及空间位置信息；按照第三预定轨迹返回触发点。4.根据权利要求2所述的基于机器人的石材雕刻加工方法，其特征在于，所述控制机器人预定轨迹触碰对刀仪，进行做差运算并补偿得到当前实际刀长，具体包括控制机器人执行如下操作：按照第四预定轨迹触碰对刀仪，触发信号；停止运动并获取当前点坐标；将当前点坐标与基准坐标进行做差运算获得差值，基于预估刀具长度和差值获得当前刀具长度；触发信号获得返回指令，按照第五预定轨迹回到出发点。5.根据权利要求2所述的基于机器人的石材雕刻加工方法，其特征在于，所述导入对应的加工文件，控制机器人基于加工文件进行雕刻加工，具体包括如下操作：选择加载文件；关联信号到加载文件；触发关联信号调用加载文件。6.一种基于机...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹方辰，纪清智，张鸿源，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：