基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，具有机器人执行模块；所述机器人执行模块周围围绕设置有叶片批量上下料架子、叶片视觉定位模块、叶片工装库、叶片工装、三坐标测量机和控制系统；所述控制系统通过线缆连接机器人执行模块、叶片视觉定位模块和三坐标测量机进行信息通讯，监控三个模块的运转状态，并根据预设控制逻辑调度这三个模块的动作执行。本发明专利技术通用性强，自动化程度高，能够适应生产中多型号叶片同时生产的场景，不需额外人工干预。不需额外人工干预。不需额外人工干预。

【技术实现步骤摘要】
基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法


[0001]本专利技术涉及叶片的加工和测量
，尤其是涉及叶片加工和测量过程中的批量自动化流转领域，具体为一种基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法。

技术介绍

[0002]叶片是航空发动机的核心零件，由于其复杂的曲面和薄壁特征，为了保证叶片的加工质量，一般采用高精度五轴联动机床进行铣削加工，并用三坐标测量机进行测量复验。根据叶片在发动机中所处的位置，一般分为多级，每级叶片为数十片，品种多，数量大，因此叶片批量制造的整个流转过程中涉及到频繁的上下料作业，目前主要由人工完成，准备和调整时间较长，难以充分发挥机床和三坐标的产能。因此，实现叶片的批量化自动上下料的方法能够明显改善叶片的生产效率，并有利于生产节拍控制，对于叶片的制造过程有重要意义。
[0003]通过对现有文献的检索，发现有以下技术：
[0004]一、申请号为201911180288.4的中国专利技术专利申请公开一种压气机叶片数字化全自动生产线设计方法，该专利技术主要针对自动化生产线的整体布局设计，并不针对叶片批量化上下料的具体实现；
[0005]二、申请号202110086108.7的中国专利技术专利申请公开一种用于叶片自动化测量的机械手上下料系统，该专利技术采用抓手取放装夹有叶片的夹具组件，叶片在夹具中的夹紧需要由人工拧紧螺杆完成，随后系统转运带有叶片的夹具组件至测量位，该系统的叶片上下料并未实现完整的自动化；
[0006]三、申请号为202011289566.2的中国专利技术专利申请公开一种叶片尺寸精度自动化测量与检测系统，该专利技术对叶片的转运是通过对装夹件的转运实现，而叶片的装入装夹件的过程是通过人工实现，该系统的叶片上下料并未实现完整的自动化；
[0007]另外，上述技术中并不适用于2种以上型号叶片的批量化自动化上下料，在叶片型号变化后均需要由系统外部对叶片的夹具进行更换，无法实现完整自动化。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的之一是克服现有技术存在的缺陷，提供一种叶片批量化自动上下料机器人系统；采用六自由度关节式工业机器人为执行主体，使用机器人爪手直接抓取叶片，省略了人工把叶片装入工装的步骤，采用定制工装和视觉定位系统完成叶片自动装入工装，实现叶片的全自动上下料，并可同时支持多型号叶片的批量化自动上下料，降低了人工操作时间和成本，尤其适合多批量叶片的加工和测量任务。
[0009]实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，具有机器人执行模块；所述机器人执行模块周围围绕设置有叶片批量上下料架子、叶片视觉定位模块、叶片工装库、叶片工装、三坐标测量机和控制系统；所述控制系统通过线缆连接机器人执行模块、叶片视觉定位模块和三坐标测量机进行信息通讯，监控三个模块
的运转状态，并根据预设控制逻辑调度这三个模块的动作执行，所述机器人执行模块直接抓取叶片型面，并通过所述叶片视觉定位模块修正叶片位姿，实现叶片准确放入在三坐标测量机或叶片加工机床中的所述叶片工装中。
[0010]上述技术方案所述机器人执行模块包括六自由度工业机器人、机器人安装底板、机器人运动驱动器、机器人地轨,上料视觉识别模块和机器人末端爪手，所述六自由度工业机器人通过机器人安装底板移动设置在机器人地轨上；所述机器人运动驱动器驱动机器人安装底板移动；所述上料视觉识别模块固定于六自由度工业机器人的第六轴法兰上；所述机器人末端爪手与上料视觉识别模块连接，用于抓取叶片或叶片工装。
[0011]上述技术方案所述机器人上下料架子包括批量上下料基座、架子主体和用于记录叶片批量信息的电子信息模块；所述架子主体推拉滑动设置于批量上下料基座上；所述电子信息模块安装于架子主体上。
[0012]上述技术方案所述叶片工装为用于取放叶片的叶片夹爪或用于三坐标测量机/机床的叶片定位夹紧榫头工装或用于叶片型号变更后自动更换流转链中的所有榫头工装。
[0013]上述技术方案所述叶片视觉定位模块包括安装基座、激光线扫描器和扫描器驱动模组；所述激光线扫描器滑动设置与扫描器驱动模组上；所述扫描器驱动模组安装于安装基座上。
[0014]上述技术方案所述叶片工装库包括工装库基座以及安装于工装库基座上的榫头工装支架、叶片上下料爪手支架和榫头工装更换工装支架。
[0015]上述技术方案所述叶片批量上下料架子和叶片视觉定位模块设置于机器人执行模块的同一侧；所述三坐标测量机设置于机器人执行模块的另一侧；所述叶片视觉定位模块的单侧或两侧设有叶片批量上下料架子。
[0016]上述技术方案具体包含以下步骤：
[0017]步骤1.待加工/测量叶片进入上料工位：叶片按照批量整体放入机器人上下料架子主体的放置孔中，人工推着架子主体沿着批量上下料基座整体滑入上料位置。
[0018]步骤2.读取架子主体信息：机器人末端的上料视觉识别模块首先读取RFID信息组件的标签信息，获取叶片型号信息，并把信息传入电气控制系统，根据预设逻辑触发后续步骤；叶片型号不变转步骤4，叶片型号变化转步骤3；
[0019]步骤3.六自由度工业机器人在叶片工装库更换末端为榫头工装更换工装，把三坐标测量机中的叶片榫头工装取下放置在叶片工装库榫头工装支架上，并取下对应叶片型号的叶片榫头工装放置在三坐标测量机中，完成叶片榫头工装的自动更换，然后六自由度工业机器人在叶片工装库把末端更换为对应型号的叶片上下料爪手；
[0020]步骤4.叶片在位检测：叶片末端上料视觉识别模块按照叶片在架子主体上的顺序对叶片进行拍照，在抓取前识别叶片是否在位，以及通过图像处理获取榫头的信息；
[0021]步骤5.机器人抓取叶片并进行定位：六自由度工业机器人末端上下料爪手直接夹取叶片型面，并把榫头放置在激光线扫描器302的正上方，扫描器驱动模组驱动激光线扫描器对榫头进行扫描，通过视觉处理识别出叶片榫头工装相对于机器人的实际位姿，根据识别出的叶片榫头的实际位姿，六自由度工业机器人自动调整末端并把叶片准确放入叶片榫头工装内，到位信号触发后叶片榫头工装自动定位并夹紧叶片，同时机器人执行模块重复步骤4
‑
5待命；
[0022]步骤6、叶片测量/加工:三坐标测量机/叶片加工机床根据预设的测量/加工程序完成后续的叶片测量/加工；
[0023]步骤7、叶片下料：叶片测量/加工完成后，设备发送状态信号给控制系统，六自由度工业机器人末端为叶片上下料爪手通过型面夹紧叶片，叶片榫头工装自动松开，六自由度工业机器人抓取叶片，同时换上待处理叶片，返回到工装下料位，放置于下料位的架子主体中对应位置；
[0024]步骤8、重复执行上述步骤4至7直到本级叶片全部加工完成，叶片批量下料；更换架子主体后则重复执行步骤1
‑
8实现不同规格叶片的批量化上下料。
[0025]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0026](1)本专利技术通用性强，自动化程度高，能够适应生产中多型号叶片同时生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，具有机器人执行模块(100)；其特征在于：所述机器人执行模块(100)周围围绕设置有叶片批量上下料架子(200)、叶片视觉定位模块(300)、叶片工装库(400)、叶片工装(500)、三坐标测量机(600)和控制系统(700)；所述控制系统(700)通过线缆连接机器人执行模块(100)、叶片视觉定位模块(300)和三坐标测量机(600)进行信息通讯，监控三个模块的运转状态，并根据预设控制逻辑调度这三个模块的动作执行；所述机器人执行模块(100)直接抓取叶片(210)型面，并通过所述叶片视觉定位模块(300)修正叶片(210)的位姿，实现叶片(210)准确放入在三坐标测量机(600)或叶片加工机床中的所述叶片工装(500)中。2.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述机器人执行模块(100)包括六自由度工业机器人(101)、机器人安装底板(103)、机器人运动驱动器(102)、机器人地轨(104),上料视觉识别模块(110)和机器人末端爪手(120)，所述六自由度工业机器人(101)通过机器人安装底板(103)移动设置在机器人地轨(104)上；所述机器人运动驱动器(102)驱动机器人安装底板(103)移动；所述上料视觉识别模块(110)固定于六自由度工业机器人(101)的第六轴法兰上；所述机器人末端爪手(120)与上料视觉识别模块(110)连接，用于抓取叶片(210)或叶片工装(404)。3.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述机器人上下料架子(200)包括批量上下料基座(201)、架子主体(202)和用于记录叶片批量信息的电子信息模块(203)；所述架子主体(202)推拉滑动设置于批量上下料基座(201)上；所述电子信息模块(203)安装于架子主体(202)上。4.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述叶片工装(500)为用于取放叶片的叶片夹爪(510)或用于三坐标测量机/机床的叶片定位夹紧榫头工装(520)或用于叶片型号变更后自动更换流转链中的所有榫头工装。5.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述叶片视觉定位模块(300)包括安装基座(301)、激光线扫描器(303)和扫描器驱动模组(302)；所述激光线扫描器(303)滑动设置与扫描器驱动模组(302)上；所述扫描器驱动模组(302)安装于安装基座(301)上。6.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述叶片工装库(400)包括工装库基座(401)以及安装于工装库基座(401)上的榫头工装支架(402)、叶片上下料爪手支架(403)和榫头工装更换工装支架(404)。7.根据权利要求1所述的基于机器人系统的叶片批量化自动上下料的方法，其特征在于：所述叶片批量上下料架子(200)和叶片视觉定位模块(300)设置于机器人执行模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙，乔永立，张庆龙，邵珠华，
申请(专利权)人：无锡黎曼机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：