多机器人辅助增减材一体化原位制造系统及智能控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，包括机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元、增减材一体化智能控制单元、工作台、增材基台；所述增材基台设置在所述工作台上，并被配置为待加工零件的增材提供基础定位面；所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元设置在所述工作台附近，并被配置为接受所述增减材一体化智能控制单元控制，实现待加工零件毛坯的机器人辅助增材制造、所述待加工零件毛坯的全尺寸扫描建模、机器人辅助铣削加工的一体化增材

【技术实现步骤摘要】
多机器人辅助增减材一体化原位制造系统及智能控制方法


[0001]本专利技术涉及增减材一体化制造
，尤其涉及一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统及智能控制方法。

技术介绍

[0002]增材制造适用于对复杂形状零件的多型号小批量制造中，由于采用材料堆积成型的方式制造，对加工后零件表面的加工精度要求将大大限制加工的效率；增减材一体化制造是在提高增材打印效率的同时，针对表面质量的损失通过附加铣削加工进行表面处理提高加工质量的一种方式。增减材一体化制造的关键是如何减小增材阶段提升效率导致的精度损失对铣削加工的误差影响。
[0003]因此，本领域的技术人员致力于开发一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统及智能控制方法，基于机器人的高柔性可编程特性，提出多机器人辅助增材
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测量
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铣削一体化的原位加工系统，通过毛坯件的原位测量与成模，获得增材制造表面误差以及机器人执行机构运动误差影响下的毛坯模型，并用于铣削加工轨迹生成，减小增材误差对铣削误差的累积，从而在提高增材效率的同时，提高铣削加工的精度，最终实现提高增减材一体化制造精度的效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何针对板框状以及筒形工件的高速低成本制造，提出一种多机器人辅助增材
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测量
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铣削一体化的原位加工系统，通过机器人辅助的高速低精度增材成型、非精确毛坯件的全尺寸扫描测量及以及毛坯件自适应随形加工，实现板框状以及筒形工件的增材
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测量
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铣削一体化加工，可大大提高增材制造类零件的制造效率及成本，适用于板框状以及筒形工件多品种型号改型研制的快速制造需求场景。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，包括机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元、增减材一体化智能控制单元、工作台、增材基台；所述增材基台设置在所述工作台上，并被配置为待加工零件的增材提供基础定位面；所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元设置在所述工作台附近，并被配置为接受所述增减材一体化智能控制单元控制，依次实现待加工零件毛坯的机器人辅助增材制造、所述待加工零件毛坯的全尺寸扫描建模、机器人辅助铣削加工的一体化增材
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测量
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铣削加工。
[0006]进一步地，所述机器人辅助增材制造单元包括辅助增材六自由度机器人、增材打印装置、机器人辅助增材制造单元控制模块；所述机器人辅助增材制造单元控制模块包括辅助增材机器人控制器、增材打印控制器；所述增材打印装置与所述辅助增材六自由度机器人末端相连；所述辅助增材机器人控制器被配置为控制所述辅助增材六自由度机器人带动所述增材打印装置在空间中运动到达增材位置；所述增材打印控制器被配置为控制所述
增材打印装置实现对增材打印材料的输出。
[0007]进一步地，所述激光扫描全尺寸测量单元包括扫描测量机器人、精密导轨、导轨驱动电机、导轨滑块、激光扫描测头、激光扫描全尺寸测量单元控制模块；所述激光扫描全尺寸测量单元控制模块包括扫描测量机器人控制器、导轨电机控制器、扫描测头控制器；所述精密导轨设置在所述扫描测量机器人的末端，所述导轨滑块可滑动设置在所述精密导轨上，所述激光扫描测头固定设置在所述导轨滑块上；所述扫描测量机器人控制器被配置为控制所述扫描测量机器人带动所述精密导轨在空间中运动；所述导轨电机控制器被配置为控制所述导轨驱动电机驱动所述导轨滑块沿所述精密导轨的表面运动；所述扫描测头控制器被配置为控制所述激光扫描测头对所述待加工零件毛坯表面进行测量。
[0008]进一步地，所述机器人辅助铣削加工单元包括辅助铣削机器人、高速电主轴、机器人辅助铣削加工单元控制模块；所述机器人辅助铣削加工单元控制模块包括辅助铣削机器人控制器、电主轴控制器；所述高速电主轴通过连接法兰轴安装在所述辅助铣削机器人的末端；所述辅助铣削机器人控制器被配置为实现所述辅助铣削机器人的空间运动控制；所述电主轴控制器被配置为实现所述高速电主轴的启停和转速控制。
[0009]进一步地，所述增减材一体化智能控制单元包括增减材原位制造系统中央电子控制单元，所述增减材原位制造系统中央电子控制单元分别与所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元相连，并被配置为实现对所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元的联动控制。
[0010]进一步地，所述增减材原位制造系统中央电子控制单元分别与所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元的控制模块通过有线或无线的方式通信连接。
[0011]本专利技术还提供了一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统的智能控制方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、通过增减材一体化智能控制单元控制机器人辅助增材制造单元，实现待加工零件毛坯的快速低精度增材制造；
[0013]步骤2、通过增减材一体化智能控制单元控制激光扫描全尺寸测量单元，实现待加工零件毛坯的内外全尺寸扫描测量及模型重构；
[0014]步骤3、通过增减材一体化智能控制单元控制机器人辅助铣削加工单元，实现待加工零件毛坯铣削轨迹自动生成及自适应加工。
[0015]进一步地，所述步骤1具体包括以下步骤：
[0016]步骤1.1、将待加工零件初始CAD模型导入增减材一体化智能控制单元；
[0017]步骤1.2、增减材一体化智能控制单元生成机器人辅助增材制造单元的机器人辅助增材路径及增材控制程序，传递给机器人辅助增材制造单元控制模块；
[0018]步骤1.3、机器人辅助增材制造单元控制模块根据机器人辅助增材路径及增材控制程序，一方面通过辅助增材机器人控制器控制辅助增材六自由度机器人带动末端的增材打印装置移动，另一方面通过增材打印控制器控制增材打印参数，通过辅助增材机器人与增材打印装置的联动，完成待加工零件的毛坯增材制造。
[0019]进一步地，所述步骤2具体包括以下步骤：
[0020]步骤2.1、增减材一体化智能控制单元结合待加工零件初始CAD模型生成激光扫描
全尺寸测量单元的扫描测量机器人测量路径及测头数据采集程序，传递给激光扫描全尺寸测量单元控制模块；
[0021]步骤2.2、激光扫描全尺寸测量单元控制模块根据扫描测量机器人测量路径及测头数据采集程序，一方面通过扫描测量机器人控制器控制扫描测量机器人带动末端的精密导轨到达空间中的任意位置，另一方面通过导轨电机控制器控制导轨驱动电机带动导轨滑块上的激光扫描测头沿精密导轨移动；
[0022]步骤2.3、增减材一体化智能控制单元通过扫描测头控制器控制激光扫描测头对待加工零件毛坯的内外表面进行测量；
[0023]步骤2.4、将采集的点云数据实时地传递给增减材一体化智能控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，其特征在于，包括机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元、增减材一体化智能控制单元、工作台、增材基台；所述增材基台设置在所述工作台上，并被配置为待加工零件的增材提供基础定位面；所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元设置在所述工作台附近，并被配置为接受所述增减材一体化智能控制单元控制，实现待加工零件毛坯的机器人辅助增材制造、所述待加工零件毛坯的全尺寸扫描建模、机器人辅助铣削加工的一体化增材
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测量
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铣削加工。2.如权利要求1所述的多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，其特征在于，所述机器人辅助增材制造单元包括辅助增材六自由度机器人、增材打印装置、机器人辅助增材制造单元控制模块；所述机器人辅助增材制造单元控制模块包括辅助增材机器人控制器、增材打印控制器；所述增材打印装置与所述辅助增材六自由度机器人末端相连；所述辅助增材机器人控制器被配置为控制所述辅助增材六自由度机器人带动所述增材打印装置在空间中运动到达增材位置；所述增材打印控制器被配置为控制所述增材打印装置实现对增材打印材料的输出。3.如权利要求1所述的多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，其特征在于，所述激光扫描全尺寸测量单元包括扫描测量机器人、精密导轨、导轨驱动电机、导轨滑块、激光扫描测头、激光扫描全尺寸测量单元控制模块；所述激光扫描全尺寸测量单元控制模块包括扫描测量机器人控制器、导轨电机控制器、扫描测头控制器；所述精密导轨设置在所述扫描测量机器人的末端，所述导轨滑块可滑动设置在所述精密导轨上，所述激光扫描测头固定设置在所述导轨滑块上；所述扫描测量机器人控制器被配置为控制所述扫描测量机器人带动所述精密导轨在空间中运动；所述导轨电机控制器被配置为控制所述导轨驱动电机驱动所述导轨滑块沿所述精密导轨的表面运动；所述扫描测头控制器被配置为控制所述激光扫描测头对所述待加工零件毛坯表面进行测量。4.如权利要求1所述的多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，其特征在于，所述机器人辅助铣削加工单元包括辅助铣削机器人、高速电主轴、机器人辅助铣削加工单元控制模块；所述机器人辅助铣削加工单元控制模块包括辅助铣削机器人控制器、电主轴控制器；所述高速电主轴通过连接法兰轴安装在所述辅助铣削机器人的末端；所述辅助铣削机器人控制器被配置为实现所述辅助铣削机器人的空间运动控制；所述电主轴控制器被配置为实现所述高速电主轴的启停和转速控制。5.如权利要求1所述的多机器人辅助增减材一体化原位制造系统，其特征在于，所述增减材一体化智能控制单元包括增减材原位制造系统中央电子控制单元，所述增减材原位制造系统中央电子控制单元分别与所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元相连，并被配置为实现对所述机器人辅助增材制造单元、激光扫描全尺寸测量单元、机器人辅助铣削加工单元的联动控制。6.如权利要求5所述的多机器人辅助增减材一体化原位制造系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘顺，金隼，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：