火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法技术

本发明专利技术提供了火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，属于工业机器人机械加工技术领域。为了解决现有技术针对尺寸大、壁薄的火箭贮箱环形零件的变形误差，无法较好的提取其待加工特性，无法进行精确地机器人轨迹规划的问题。本发明专利技术采用整周测量

【技术实现步骤摘要】
火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人的机械加工
，具体而言，涉及火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法。

技术介绍

[0002]当前，运载火箭型号数量多、产品种类丰富、交付批量大、研制周期短、质量要求高、资源保证困难、成本控制要求严，要求大力推进产品化工作，优化产品资源，以最少的产品种类满足最多的型号需求，提高科研生产质量效率效益，实现“高质量、高效率、高效益”发展要求。贮箱结构是箭体结构的重要组成部分，不仅是结构轻质化的关键，也是成本控制和效率提升的核心。近年来，随着承研型号数量越来越多、研制周期越来越短、生产资源日益紧张、人力资源调配困难，各型号结构系统设计状态多、工艺繁杂、自动化程度低、生产成本高昂等问题凸显，贮箱加工方法的改进成为新的焦点。
[0003]在现有的情况下，火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，一般通过对每种类型的工件设计对应的工装进行自动化焊接，但相关的加工工艺均采用人工方式，主要包括采用人工持工件在切边机上切割加工，人工持风动铣刀、气主轴工具、手动刮刀等工具进行铣削、打磨、倒角等工艺，采用人工锤铲和角磨机抛光的方式。这些人工方式劳动强度大、效率较低，同时由于在加工过程中有较大的粉尘和噪音，对工人的身体健康具有很大的危害。而采用机器人系统的优势比较明显，相对于现有的人工加工方式，机器人加工效率较高，并能代替工人在这种高污染高噪声的环境下工作。而相对于数控机床，机器人具有工作空间大、灵活度高等优点，同时考虑到加工工件种类、尺寸繁多，机器人柔性加工系统在适应性上更强，也更符合柔性制造和智能制造的指导思想。因此，采用机器人系统进行火箭贮箱环形零件的智能化、自动化加工具有重要的意义。然而由于工件尺寸较大，机器人工作空间难以覆盖；由于工件具有薄壁特性，导致工件的变形对测量结果产生误差，采用传统方法无法获取提取到较好的待加工特征，无法进行精确地机器人轨迹规划。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：
[0005]现有技术针对尺寸大、壁薄的火箭贮箱环形零件的变形误差，无法较好的提取其待加工特性，无法进行精确地机器人轨迹规划的问题。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0007]本专利技术提供了火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，包括如下步骤：
[0008]S1、环形工件边缘的测量：将待加工环形工件置于转台上，采用线激光传感器在特定测量频率下通过转台的转动对工件边缘进行整周测量，将各单次测量点集与转台的角度相对应；
[0009]S2、环形零件边缘的提取：采用直线方程作为RANSAC方法的模型，对各单次测量点集的长边边缘点进行求取，将得到的长边边缘点坐标系重建至机器人基坐标系下，采用密
度分析方法计算点云各部分的密度，将密度值大于预设阈值的点标记为工件边缘点，取工件边缘点的顶点作为加工路径参考点；
[0010]S3、环形零件加工机器人加工路径的生成：根据得到的工件边缘点顶点坐标获取对应的机器人姿态值，将转台角度转化为时间，将机器人姿态值与转台转动的时间对应，得到整周完整加工过程的机器人加工路径；
[0011]S4、根据生成的机器人加工路径对环形工件边缘进行加工。
[0012]进一步地，S2中所述RANSAC方法的具体过程为：采用直线方程作为RANSAC方法的模型，对单次测量点集进行多次的随机采样并进行循环计算，对于每一次计算的全部采样点采用最小二乘法进行直线拟合，并计算全部测量点到拟合直线的距离，当距离值小于阈值时，被标记为内点，否则为外点；记录每次采样的内点的个数，取内点数最大的一次的计算结果为拟合直线，取该次结果的内点作为长边边缘点。
[0013]进一步地，S2中坐标系重建的计算方法为：
[0014][0015]式中，p
ri
为重建后相对于机器人坐标系的边缘点，A
s
为机器人的测量姿态，X为手眼矩阵。
[0016]进一步地，S2中所述密度分析方法的密度计算方法为：
[0017][0018]式中，den
i
为第i个点p
ri
的密度值，k为所取的临近点的个数，p
rq
为临近点。
[0019]进一步地，S3中将第i次测量结果的转台角度转化为对应的时间t
i
的计算方法为：
[0020][0021]其中，h
s
为传感器频率，w
c
为转台转速。
[0022]相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，采用整周测量
‑
整周加工的方式，测量过程中，采用线激光传感器通过转台的整周旋转完成工件整周边缘的测量，对每次测量点集进行工件边缘提取，最终获取整个工件的加工路径；在边缘点提取过程中通过RANSAC方法去除薄壁短边一侧的测量结果，并将长边边缘点坐标系重建至机器人基坐标系下，然后采用密度分析法去除加工现场的粉尘等因素对边缘点顶点测量结果的影响。在加工过程中，机器人均在工件一侧的固定位置，依靠工件下方转台的转动来实现对整周工件的加工。本专利技术方法可以保障测量、机器人路径生成及加工的精确性、高效性和稳定性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例中的环形零件测量方式示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例中的环形零件路径生成方法示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例中的实验平台图；
[0028]图5为本专利技术实施例中单次测量结果图，其中，a)为线激光原始测量结果、RANSAC拟合结果及内点结果图，b)为边缘点的点云密度图；
[0029]图6为本专利技术实施例中机器人路径结果图，其中a)为椭圆形环形工件加工路径结果图，a)为筒形环形工件加工路径结果图；
[0030]图7为本专利技术实施例中去阳极化工具结构示意图；
[0031]图8为本专利技术实施例中阳极氧化层加工图，其中a)为椭圆形环形工件阳极氧化层加工图；b)为筒形环形工件阳极氧化层加工图；
[0032]图9为本专利技术实施例中阳极氧化层打磨效果图。
具体实施方式
[0033]在本专利技术的描述中，应当说明的是，在本专利技术的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0035]本专利技术提供火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0036]S1、环形工件边缘的测量：将待加工环形工件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，其特征在于包括如下步骤：S1、环形工件边缘的测量：将待加工环形工件置于转台上，采用线激光传感器在特定测量频率下通过转台的转动对工件边缘进行整周测量，将各单次测量点集与转台的角度相对应；S2、环形零件边缘的提取：采用直线方程作为RANSAC方法的模型，对各单次测量点集的长边边缘点进行求取，将得到的长边边缘点坐标系重建至机器人基坐标系下，采用密度分析方法计算点云各部分的密度，将密度值大于预设阈值的点标记为工件边缘点，取工件边缘点的顶点作为加工路径参考点；S3、环形零件加工机器人加工路径的生成：根据得到的工件边缘点顶点坐标获取对应的机器人姿态值，将转台角度转化为时间，将机器人姿态值与转台转动的时间对应，得到整周完整加工过程的机器人加工路径；S4、根据生成的机器人加工路径对环形工件边缘进行加工。2.根据权利要求1所述的火箭贮箱环形零件边缘阳极氧化层加工方法，其特征在于S2中所述RANSAC方法的具体过程为：采用直线方程作为RANSAC方法的模型，对单次测量点集进行多次的随机采样并进行循环计算，对于每一次计算的全部采样点采用最小二乘法进行直...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永卓，李明洋，董为，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：