一种基于复杂模具曲面的抛光系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于复杂模具曲面的抛光系统及方法，包括机器人

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂模具曲面的抛光系统及方法


[0001]本专利技术属于超精密加工领域，特别涉及一种基于复杂模具曲面的抛光系统及方法。

技术介绍

[0002]相对于平面、球面、回转曲面等一般可用简单数学表达式表征的常见模具几何表面，具有复杂曲面的模具生产的工业品在带来良好力学性能和美观外表的同时，对于复杂曲面几何形貌的模具抛光提出了较高的要求，目前其光整仍需人工辅助完成，效率低，且难以保证良好的形状精度和表面质量。
[0003]在超精密加工领域加工方法众多，其中气囊抛光技术由于其使用的是柔性加工工具使得此项技术在抛光复杂形貌工件时具有一定的优越性。然而此项技术的集成化与系统化并未得到进一步的完善，尤其是涉及到复杂曲面工具时对于表面目标点拾取、路径规划以及复合的加工工具的运动学求解尚未解决。

技术实现思路

[0004]有鉴于
技术介绍
中所述的现有技术的不足，本专利技术提供如下技术方案
[0005]一种基于复杂模具曲面的抛光系统，系统包括机器人
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气囊复合抛光装置(101)、抛光液循环装置(102)、深度相机扫描装置(103)、工作台(104)以及工作站；所述机器人
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气囊复合抛光装置(101)包括工业机器人(201)、气囊抛光装置(202)；所述的抛光液循环装置(102)包括蠕动泵(301)、出液管(302)、回流管(303)、抛光液储存容器(304)；所述深度相机扫描装置(103)包括固定支架(401)、手阀(402)、深度相机(404)；所述工作台(104)包括保护罩(501)、装夹台面(502)。
[0006]机器人
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气囊复合抛光装置(101)由六自由度工业机器人(201)和气囊抛光装置(202)组成，气囊抛光装置(202)和工业机器人(201)之间通过法兰盘(1001)连接，工业机器人(201)的机器人控制柜(601)可实现以TCP/IP协议与工作站ROS系统通讯，工作站和机器人控制柜(601)、深度相机扫描装置(103)之间通过CAN总线建立通信连接可实现数据收集及运动指令传输。
[0007]气囊抛光装置(202)如图2所示，由电机(1002)带动气囊组件旋转，气囊组件和电机(1002)之间通过连接法兰(1003)连接，气囊组件包括定压橡胶球气囊(1005)、抛光垫、橡胶球座(1004)；定压橡胶球气囊(1005)和橡胶球座(1004)配合使用，有不同尺寸及不同内部压力的定压橡胶球气囊(1005)可供不同阶段抛光使用。
[0008]在进行扫描时，首先将曲面置于装夹台面(502)中央，深度相机扫描装置(103)正下方所述工作台(104)上固定安装装夹台面(502)，装夹台面四周布置保护罩(501)，保护罩(501)底部和工作台(104)之间做密封处理；深度相机扫描装置(103)由深度相机(404)、固定支架(401)、手阀(402)、相机连接杆(403)组成。手阀(402)可旋转控制深度相机(404)水平竖直两个方向自由度的移动。
[0009]抛光过程加液时，抛光液循环装置(102)的出液管(302)放置于抛光液储存容器(304)中，通过蠕动泵(301)后接入工作区，回流管(303)一端接入保护罩(501)底部，一端接入抛光液储存容器(304)，通过蠕动泵调节出液管(302)抛光液流量。
[0010]为了实现目的，本专利技术的第二方面是提供一种复杂模具曲面的抛光方法如图3所示，其特征包括以下工作步骤:
[0011]步骤1：安装配置相关环境，部署点云识别代码及抛光路径规划、运动学求解代码；配置软件环境中各个功能包之间接口以及硬件环境的通信；完成深度相机标定；
[0012]步骤2：点云扫描流程，装夹工件，用深度相机扫描装置(103)扫描工件曲面加工区域，保存导入工作站点云坐标数据，此数据经过工作站内坐标转换可转换为供使用的相对于工业机器人(201)坐标系的点云数据，扫描完毕后将深度相机扫描装置(103)移至安全区域；
[0013]步骤3：安装粗抛装置，并设置粗抛行距、步长、驻留时间、转速、等参数进行粗抛光；工作站根据路径点进行运动规划，下达运动指令给机器人控制柜(601)控制工业机器人(201)运动，待抛光开始人为地给抛光区域导流抛光液；
[0014]步骤4：更换精抛装置，即小尺寸或小压力定压橡胶球气囊(1005)，给定精抛参数，即更小的行距、步长、转速和更长的驻留时间进行精抛光，同时重复步骤3中的人工导液工作；
[0015]步骤5：使用干涉仪对表面粗糙度进行检测，如未达到期望面形精度，重复步骤4。
[0016]本技术方案与
技术介绍
相比，它具有以下优点：
[0017]本专利技术将工件装夹台面，工件深度信息检测，末端执行器抛光路径规划,机器人运动学求解以及抛光时下压力采集和抛光液循环集成于一台装置上，实现了一体化抛光，大大提高了抛光效率，降低了工作时间，且整个系统自动化程度较高，方便操作人员操作。
[0018]本专利技术气囊抛光装置(202)气囊使用的是定制定压橡胶球气囊(1005)，提高了气囊的保压特性，同时比起充压气囊结构在结构上实现了简化整体上减小了气囊抛光装置(202)的重量，更大程度上弥补了工业机器人(201)普遍末端负载小的缺点。定压橡胶球气囊(1005)以及橡胶球座(1004)可更换来进行不同参数的工艺实验，以及对工件进行粗抛和精抛两个阶段的抛光工序。
[0019]本专利技术所使用的控制以及运算系统开源，以及工业机器人(201)和能够适用解算曲面的加工中心相比大大降低了整个系统的成本。
[0020]本专利技术的深度相机扫描装置(103)可以测得工件表面的点云信息，解决了曲面元件抛光过程中路径点复杂不可用数学表达式的缺点。以及机器人
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气囊复合抛光装置(101)实现了在复杂曲面抛光中抛光工具在三维空间中位姿复杂的需求。
[0021]本专利技术的抛光液循环装置(102)辅助抛光的同时解决了在抛光工艺中由于摩擦产生的热量影响抛光质量的问题，抛光液可循环利用提高了经济性。
附图说明
[0022]附图1是一种基于复杂模具曲面的抛光系统的结构示意图；
[0023]附图2是本专利技术气囊抛光装置的结构示意图；
[0024]附图3是复杂模具曲面的抛光系统抛光曲面模具的方法步骤图；
[0025]图中：101、机器人
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气囊复合抛光装置；102、抛光液循环装置；103、深度相机扫描装置；104、工作台；201、工业机器人；202、气囊抛光装置；301、蠕动泵；302、出液管；303、回流管；304、抛光液储存容器；401、固定支架；402、手阀；403、相机连接杆；404、深度相机；501、保护罩；502、装夹台面；601、机器人控制柜；1001、法兰盘；1002、电机；1003、连接法兰；1004、橡胶球座；1005、定压橡胶球气囊。
具体实施方式
[0026]为了使得本专利技术的技术方案的目的、方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂模具曲面的抛光系统，其特征在于：包括机器人
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气囊复合抛光装置(101)、抛光液循环装置(102)、深度相机扫描装置(103)、工作台(104)以及工作站；所述机器人
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气囊复合抛光装置(101)包括工业机器人(201)、气囊抛光装置(202)；所述的抛光液循环装置(102)包括蠕动泵(301)、出液管(302)、回流管(303)、抛光液储存容器(304)；所述深度相机扫描装置(103)包括固定支架(401)、手阀(402)、深度相机(404)；所述工作台(104)包括保护罩(501)、装夹台面(502)。2.根据权利要求书1所述基于复杂模具曲面的抛光系统，其特征在于：所述机器人
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气囊复合抛光装置(101)由六自由度工业机器人(201)和气囊抛光装置(202)组成，气囊抛光装置(202)和工业机器人(201)之间通过法兰盘(1001)连接，工业机器人(201)的机器人控制柜(601)可实现以TCP/IP协议与工作站ROS系统通讯。3.根据权利要求书1所述基于复杂模具曲面的抛光系统，其特征在于：所述气囊抛光装置(202)由电机(1002)带动气囊组件旋转；气囊组件和电机(1002)之间通过连接法兰(1003)连接，气囊组件包括定压橡胶球气囊(1005)、抛光垫、橡胶球座(1004)。4.根据权利要求书1所述基于复杂模具曲面的抛光系统，其特征在于：所述工作台(104)上固定安装装夹台面(502)，装夹台面四周布置保护罩(501)，保护罩(501)底部和工作台(104)之间做密封处理。5.根据权利要求书1所述基于复杂模具曲面的抛光系统，其特征在于：所述抛光液循环装置(102)的出液管(302)放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙树静，李行，汤天宇，潘晨昊，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：