辙叉铸件的机器人自动打磨方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种辙叉铸件的机器人自动打磨方法及系统，该方法通过预先构建辙叉翼轨打磨数据库，在实际打磨前只需扫描识别出待打磨辙叉铸件的类型，即可从辙叉翼轨打磨数据库中自动匹配得到相应的打磨曲面横截面轨迹函数，再按照对应的轨迹函数进行打磨，全程自动打磨，无需人工干预，省去了人工示教编程过程，大大提高了工作效率，并且可以适用于不同类型、不同尺寸的辙叉铸件打磨。同时，在正式打磨之前，通过扫描获得打磨轨迹上若干个点的杂质厚度，并根据最大杂质厚度并计算本次打磨的最小作用力，进而确定补偿打磨作用力，可以有效地避免打磨不到位的情况，并且每条打磨轨迹均采用针对性的打磨作用力，同时提高了打磨精度和打磨效率。和打磨效率。和打磨效率。

【技术实现步骤摘要】
辙叉铸件的机器人自动打磨方法及系统


[0001]本专利技术涉及辙叉铸件表面打磨
，特别地，涉及一种辙叉铸件的机器人自动打磨方法及系统。

技术介绍

[0002]辙叉作为铁轨中的重要组成部分，市场需求量较大，但是铸造得到的辙叉，其表面存在大量毛刺、凸瘤、印痕、飞边等杂质，需要进行打磨。若采用人工打磨，工作量大且打磨噪音巨大，还会产生大量粉尘，对操作人员的身体健康造成极大的危害。并且人工打磨精度、效率偏低，降低了辙叉的生产速度。为了减少打磨环境对操作人员身体的影响，提高生产速度，目前出现了机器人示教编程打磨的方法。但是采用机器人示教编程打磨时，存在工件装夹误差问题，通常补偿误差的方法有3种：1、将待打磨工件装夹在标准位置，通过视觉装置确定标准位置，在实际加工中，通过视觉装置判断工件装夹位置与标准位置之间的偏差，通过偏差对标准打磨轨迹进行偏移；2、在打磨过程中，通过力控装置不断对打磨力度进行补偿，确保打磨力度维持在一定范围内；3、视觉位置补偿与力控装置补偿相结合，进一步提高打磨精度。
[0003]但是，目前所采用的机器人示教编程打磨方法仍然存在以下问题：1、辙叉类型、尺寸较多，人工示教编程量大、示教时间长、示教效率低；2、经过补偿后也很难保证打磨精度；3、通过力控装置确保打磨力度维持在一定范围内存在局限性，对一些牢固的杂质可能存在打磨不到位的问题，对于一些容易脱落的杂质，可能存在打磨过度、损伤辙叉本体的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种辙叉铸件的机器人自动打磨方法及系统，以解决现有的机器人示教编程打磨方法存在的示教效率低、打磨精度和打磨力度难以保证的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种辙叉铸件的机器人自动打磨方法，包括以下内容：
[0006]建立辙叉翼轨打磨数据库，辙叉翼轨打磨数据库中存储有不同类型辙叉翼轨模型的打磨曲面横截面的轨迹函数；
[0007]识别待打磨辙叉铸件的类型，并根据识别结果从辙叉翼轨打磨数据库提取出对应的轨迹函数；
[0008]控制机器人将扫描装置移动至打磨起始点的正上方，并驱动打磨工具按照提取出来的轨迹函数移动，在移动过程中通过扫描装置测量打磨轨迹上若干个点的杂质厚度；
[0009]基于最大杂质厚度计算本次打磨的最小作用力，并根据最小作用力确定力控装置的补偿打磨作用力；
[0010]控制机器人将打磨旋转轴移动至打磨起始点开始打磨。
[0011]进一步地，所述建立辙叉翼轨打磨数据库的过程具体为：
[0012]建立不同类型的辙叉翼轨模型，对于每个辙叉翼轨模型，以辙叉翼轨模型的截面
底边为Y轴、以截面底边中心为原点O、垂直于辙叉翼轨截面方向为X轴、竖直方向为Z轴建立工件坐标系，设置打磨曲面，并计算打磨曲面横截面在工件坐标系中的轨迹函数。
[0013]进一步地，在提取出对应的轨迹函数之后还基于轨迹函数计算出打磨旋转轴在每个打磨点的直线方程，以保证打磨过程中打磨工具与辙叉翼轨模型的表面始终相切，并在测量杂质厚度和进行实际打磨的过程中控制机器人在每个打磨点按照对应的直线方程调整打磨旋转轴的姿态。
[0014]进一步地，在扫描测量得到打磨轨迹上若干个点的杂质厚度后还包括以下内容：
[0015]对若干个点的杂质厚度数据进行清洗。
[0016]进一步地，所述对若干个点的杂质厚度数据进行清洗的过程具体为：
[0017]将每个点的杂质厚度与预设杂质厚度阈值进行比较，若某个点的杂质厚度高于预设杂质厚度阈值，则剔除该点的杂质厚度数据；
[0018]从剩余点的杂质厚度数据中筛选出最大杂质厚度，并采用面积占比法判断最大杂质厚度所在点是否为毛刺，若判定为毛刺，则剔除该点数据后继续判断，直至判定出最大杂质厚度所在点为非毛刺。
[0019]进一步地，所述采用面积占比法判断最大杂质厚度所在点是否为毛刺的过程具体为：
[0020]计算所有扫描点与辙叉铸件表面围成的杂质面积；
[0021]以最大杂质厚度为高、扫描总长为底围成矩形，并计算矩形面积；
[0022]计算杂质面积与矩形面积的比值，若面积比值不超过预设阈值，则判定最大杂质厚度所在点为毛刺，若超过预设阈值，则判定最大杂质厚度所在点为非毛刺。
[0023]进一步地，在打磨过程中，通过扫描装置测量下一条打磨轨迹的杂质厚度并计算下一次打磨的最小作用力和补偿打磨作用力，当测量出下一条打磨轨迹的所有杂质厚度均小于零时，在完成下一次打磨后则判定辙叉铸件打磨完毕。
[0024]进一步地，在打磨过程中，采用弓字形轨迹沿X轴进行打磨。
[0025]进一步地，打磨旋转轴与扫描装置之间的距离大于打磨工具的半径，且小于打磨工具的直径。
[0026]另外，本专利技术还提供一种辙叉铸件的机器人自动打磨系统，采用如上所述的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，包括：
[0027]数据库构建模块，用于建立辙叉翼轨打磨数据库，辙叉翼轨打磨数据库中存储有不同类型辙叉翼轨模型的打磨曲面横截面的轨迹函数；
[0028]辙叉类型识别模块，用于识别待打磨辙叉铸件的类型，并根据识别结果从辙叉翼轨打磨数据库提取出对应的轨迹函数；
[0029]杂质厚度扫描模块，用于控制机器人将扫描装置移动至打磨起始点的正上方，并驱动打磨工具按照提取出来的轨迹函数移动，在移动过程中通过扫描装置测量打磨轨迹上若干个点的杂质厚度；
[0030]作用力计算模块，用于基于最大杂质厚度计算本次打磨的最小作用力，并根据最小作用力确定力控装置的补偿打磨作用力；
[0031]打磨控制模块，用于控制机器人将打磨旋转轴移动至打磨起始点开始打磨。
[0032]本专利技术具有以下效果：
[0033]本专利技术的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，通过预先构建辙叉翼轨打磨数据库，在实际打磨前只需扫描识别出待打磨辙叉铸件的类型，即可从辙叉翼轨打磨数据库中自动匹配得到相应的打磨曲面横截面轨迹函数，后续按照对应的轨迹函数进行打磨即可，全程自动打磨，无需人工干预，省去了人工示教编程过程，大大提高了工作效率，并且可以适用于不同类型、不同尺寸的辙叉铸件打磨。同时，在正式打磨之前，通过扫描获得打磨轨迹上若干个点的杂质厚度，并根据最大杂质厚度并计算本次打磨的最小作用力，进而确定补偿打磨作用力，可以有效地避免打磨不到位的情况，并且每条打磨轨迹均采用针对性的打磨作用力，同时提高了打磨精度和打磨效率。
[0034]另外，本专利技术的辙叉铸件的机器人自动打磨系统同样具有上述优点。
[0035]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0036]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0037]图1是本专利技术采用的打磨机器人的主视结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辙叉铸件的机器人自动打磨方法，其特征在于，包括以下内容：建立辙叉翼轨打磨数据库，辙叉翼轨打磨数据库中存储有不同类型辙叉翼轨模型的打磨曲面横截面的轨迹函数；识别待打磨辙叉铸件的类型，并根据识别结果从辙叉翼轨打磨数据库提取出对应的轨迹函数；控制机器人将扫描装置移动至打磨起始点的正上方，并驱动打磨工具按照提取出来的轨迹函数移动，在移动过程中通过扫描装置测量打磨轨迹上若干个点的杂质厚度；基于最大杂质厚度计算本次打磨的最小作用力，并根据最小作用力确定力控装置的补偿打磨作用力；控制机器人将打磨旋转轴移动至打磨起始点开始打磨。2.如权利要求1所述的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，其特征在于，所述建立辙叉翼轨打磨数据库的过程具体为：建立不同类型的辙叉翼轨模型，对于每个辙叉翼轨模型，以辙叉翼轨模型的截面底边为Y轴、以截面底边中心为原点O、垂直于辙叉翼轨截面方向为X轴、竖直方向为Z轴建立工件坐标系，设置打磨曲面，并计算打磨曲面横截面在工件坐标系中的轨迹函数。3.如权利要求1所述的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，其特征在于，在提取出对应的轨迹函数之后还基于轨迹函数计算出打磨旋转轴在每个打磨点的直线方程，以保证打磨过程中打磨工具与辙叉翼轨模型的表面始终相切，并在测量杂质厚度和进行实际打磨的过程中控制机器人在每个打磨点按照对应的直线方程调整打磨旋转轴的姿态。4.如权利要求1所述的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，其特征在于，在扫描测量得到打磨轨迹上若干个点的杂质厚度后还包括以下内容：对若干个点的杂质厚度数据进行清洗。5.如权利要求4所述的辙叉铸件的机器人自动打磨方法，其特征在于，所述对若干个点的杂质厚度数据进行清洗的过程具体为：将每个点的杂质厚度与预设杂质厚度阈值进行比较，若某个点的杂质厚度高于预设杂质厚度阈值，则剔除该点的杂质厚度数据；从剩余点的杂质厚度数据中筛选出最大杂质厚度，并采用面积占比法判断最大杂质厚度所在点是否为毛刺，若判定为毛刺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄腾，姚浩，戴熙礼，康俊贤，李肖，崔建平，蒲英钊，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：