一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，包括龙门架

【技术实现步骤摘要】
一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人自动涂胶领域，具体是指一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]飞机的密封性对于其安全飞行的寿命有着不可忽视的影响，较差的密封性甚至能够危及到飞行员的人身安全
。
因此，一直以来飞机的密封涂胶工作在飞机的装配制造过程中占据着非常重要的地位
。
然而，由于飞机部件的结构特征多样性
、
结构尺寸变化繁多
、
非标性，目前为止涂胶工艺仍主要采用手动涂胶方式完成，该方式在飞机自动化生产中自动化程度差，容易产生涂胶量不均匀，涂胶质量在很大程度上依赖工人的劳动技能水平
。
并且对于大尺寸飞机部件，人工涂胶可达性差，造成生产效率低等问题，从而影响了产品的性能，在很大程度上制约了我国飞机制造业的发展
。
[0003]随着工业机器人相关技术的不断发展，工业机器人凭借其通用性高
、
操作灵活等优点，涂胶机器人在自动化涂胶领域中的应用已经十分广泛
。
但是目前的涂胶机器人主要以直角坐标系形式或固定式六轴串联形式为主，对于大型复杂飞机部件而言，该固定式机器人系统存在可重构性差
、
有效涂胶工作空间小等问题
。
另外，目前针对复杂飞机部件自动涂胶并未提出相应的控制方法，而且采用的视觉检测系统，只能用于涂胶路径检测以及事后数据分析，未解决机器人系统的涂胶过程安全防护和胶条质量的在线监测等问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能够实现大型复杂飞机部件的自动挤胶
、
涂胶
、
刮胶
、
胶条质量在线检测
、
安全避障等功能，提高了生产效率，解决了人工涂胶存在的问题的飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统
。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供上述飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统的具体控制方法
。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，包括龙门架
、
机器人控制系统
、
运动控制系统，所述龙门架上端安装有工业机器人，龙门架两侧下端置于轨道上，所述工业机器人上安装有末端执行器，所述机器人控制系统与运动控制系统均通过连接线与工业机器人电连接，机器人控制系统
、
运动控制系统属于同一网段，存在局域网关系，两者之间能进行数据交互
。
[0007]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述龙门架的左右两端，以及轨道的前后两侧均还设置有防护装置，所述防护装置包括机械防护机构与传感器防护机构，所述传感器防护机构包括关电开关
、
接近开关
、
红外传感器中的至少一种
。
[0008]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述末端执行器包括盛装密封胶的胶筒，胶筒上部设置有伺服电缸，所述伺服电缸一侧设置有驱动伺服电缸的伺服电机，胶筒下部设置有胶头和刮胶片，所述胶头一侧设置有胶头控制器，胶筒侧壁设置有用于完成产品基准孔
图片拍摄的基准识别系统
、
刮胶电机
、
以及视觉监测系统，所述刮胶电机的驱动杆上设置有主动齿，所述主动齿与设置在胶筒底部的从动齿啮合；刮胶电机处还设置有避障传感器
。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步地，根据权利要求所述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述基准识别系统由工业相机和光源构成
。
[0010]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述视觉监测系统由激光轮廓仪和摄像头组成
。
[0011]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述运动控制系统包括控制器
、
伺服驱动器和光源控制器；所述控制器用于接收用户指令以及与所述机器人控制系统之间进行数据交互，并且向末端执行器中的设备下发控制指令，使得末端执行器实现挤胶
、
涂胶
、
刮胶
、
胶头关闭
、
胶头打开的作业动作；所述光源控制器用于控制所述光源的开关；所述伺服驱动器包括伺服电缸驱动器和刮胶驱动器，用于接收到所述控制器的指令时，分别控制所述伺服电缸和刮胶电机完成挤胶
、
刮胶动作
。
[0012]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述控制器与机器人控制系统属于同一网段，存在建立局域网关系，可采用
EtherCAT、Profibus、Profinet
总线方式中的一种进行通讯
。
[0013]上述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统的控制方法，包括以下步骤：
[0014]步骤
S1
：运动控制系统和机器人控制系统上电后，完成系统初始化和自检工作；
[0015]步骤
S2
：所述的工业机器人按照加载的基准识别离线程序路径进行运动，完成飞机部件的所有基准孔位识别，并进行基准孔数量校对；
[0016]步骤
S3
：然后，将识别到的所有基准孔位实际坐标信息与理论基准孔位置进行对比，计算出基准实际位置和仿真位置的转换关系，从而获得修正的机器人涂胶离线编程程序；
[0017]步骤
S4
：最后，将修正后的机器人涂胶离线编程程序加载至机器人控制系统，进而所述控制器控制工业机器人按照修正后的机器人涂胶离线编程程序轨迹完成飞机部件自动涂胶
、
挤胶
、
刮胶的作业任务
。
[0018]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤
S1
中，所述系统自检工作包括伺服电机状态
、
机器人控制系统状态
、
通讯接口状态检测，如果系统自检存在状态错误信号需进行故障排查，直到系统自检成功
。
[0019]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤
S2
中，所述加载的基准识别离线程序是是获取基准孔实际位置和理论位置的转换关系，从而找到实际产品与理论环境中产品的放置位置的关系，使得机器人的涂胶轨迹与飞机产品外形的相对位置关系与仿真环境中一致，确保涂胶规划路径满足使用需求
。
[0020]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤
S2
中，对飞机部件的所有基准孔位识别，并进行基准孔数量校对的具体过程如下：
[0021]步骤
S21
：当用户下发基准识别开始指令给控制器后，控制器向机器人控制系统传输运动控制指令，所述工业机器人按照基准识别离线程序路径运动到第
P
个部件骨架，其中，
P≤j
，
j
代表飞机部件的骨架总数量；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，包括龙门架
(1)、
机器人控制系统
(3)、
运动控制系统
(6)
，所述龙门架
(1)
上端安装有工业机器人
(2)
，龙门架
(1)
两侧下端置于轨道
(4)
上，所述工业机器人
(2)
上安装有末端执行器
(5)
，所述机器人控制系统
(3)
与运动控制系统
(6)
均通过连接线
(8)
与工业机器人
(2)
电连接，机器人控制系统
(3)、
运动控制系统
(6)
属于同一网段，存在局域网关系，两者之间能进行数据交互
。2.
根据权利要求1所述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述龙门架
(1)
的左右两端，以及轨道
(4)
的前后两侧均还设置有防护装置
(7)
，所述防护装置
(7)
包括机械防护机构与传感器防护机构，所述传感器防护机构包括关电开关
、
接近开关
、
红外传感器中的至少一种
。3.
根据权利要求1或2所述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述末端执行器
(5)
包括盛装密封胶的胶筒
(505)
，胶筒
(505)
上部设置有伺服电缸
(501)
，所述伺服电缸
(501)
一侧设置有驱动伺服电缸的伺服电机
(502)
，胶筒
(505)
下部设置有胶头
(504)
和刮胶片
(511)
，所述胶头
(504)
一侧设置有胶头控制器
(503)
，胶筒
(505)
侧壁设置有用于完成产品基准孔图片拍摄的基准识别系统
、
刮胶电机
(508)、
以及视觉监测系统，所述刮胶电机
(508)
的驱动杆上设置有主动齿
(509)
，所述主动齿
(509)
与设置在胶筒
(505)
底部的从动齿
(510)
啮合；刮胶电机
(508)
处还设置有避障传感器
(514)。4.
根据权利要求3所述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述基准识别系统由工业相机
(507)
和光源
(506)
构成
。5.
根据权利要求3述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述视觉监测系统由激光轮廓仪
(512)
和摄像头
(513)
组成
。6.
根据权利要求3述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述运动控制系统
(6)
包括控制器
、
伺服驱动器和光源控制器；所述控制器用于接收用户指令以及与所述机器人控制系统
(3)
之间进行数据交互，并且向末端执行器
(5)
中的设备下发控制指令，使得末端执行器
(5)
实现挤胶
、
涂胶
、
刮胶
、
胶头关闭
、
胶头打开的作业动作；所述光源控制器用于控制所述光源的开关；所述伺服驱动器包括伺服电缸驱动器和刮胶驱动器，用于接收到所述控制器的指令时，分别控制所述伺服电缸
(501)
和刮胶电机
(508)
完成挤胶
、
刮胶动作
。7.
根据权利要求6述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统，其特征在于，所述控制器与机器人控制系统
(3)
属于同一网段，存在建立局域网关系，可采用
EtherCAT、Profibus、Profinet
总线方式中的一种进行通讯
。8.
根据权利要求1～7任一项所述的一种飞机部件密封胶自动涂覆机器人系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1

【专利技术属性】
技术研发人员：夏凤琴，张绍旭，陈强，谷立萍，代玉淋，卫亚斌，云鑫，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：