一种基于工业机器人的复杂异形工件自动化打磨检测工作站与控制方法

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术：1.本发明属于工业零件加工打磨领域加工、检测技术领域。背景技术：2.本发明基于工业机器人技术、电动主轴技术、液压气动技术、工业智能相机技术。现有工业机器人打磨方案大多数为固定位打磨加工，或加工和检测识别分开单独工作站。技术实现要素：3.本发明由工业机器人工具手变换不同的姿态从而实现使用电动主轴加工功能或吸盘抓取功能，工装台上具有码垛、吹屑、零件夹取、零件旋转驱动、智能相机识别检测功能。4.一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站包括工业机器人(1)、打磨电机主轴(2)、工件检测相机(3)、工件仓库(4)。5.本工作站工业机器人工具手主要由工业机器人(1)的第六轴法兰盘(5)连接电动主轴支架(6)，通过电动主轴支架(6)固定电动主轴电机(2)。电动主轴打磨工件可根据不同工件更换其末端输出轴所连接的打磨刀头(7)来实现。6.工装台上方安装滑轨(16)由无杆气缸(17)所驱动，无杆气缸(17)由固定支架(19)固定在工装台(23)上，可沿安装方向驱动工件夹取装置进行线性运动。连接板a(14)与滑轨(16)的滑块(15)和无杆气缸(17)的滑块(18)通过螺栓进行连接，使得摆动气缸(13)和其上方零件随无杆气缸(17)中的无杆气缸滑块(18)摆动而线性运动。在连接板a(14)上方安装摆动气缸(13)，可实现其上方部分受气动控制方式变换而切换顺时针和逆时针方向旋转。摆动气缸(13)上方连接板b(12)用于将气动手指(11)和摆动气缸(13)进行连接，摆动气缸(13)与气动手指(11)之间通过连接板b(12)使用螺栓进行连接。使得摆动气缸(13)驱动气动手指(11)上方所抓取的工件旋转。将夹爪(10)安装在气动手指(11)末端，可以实现抓取并夹紧被打磨工件(9)。7.工业智能相机(3)安装在相机支架(8)上方，相机支架(8)安装于滑轨(16)和无杆气缸(17)的一端，采用固定位进行打磨工件识别检测。同时远离加工区域，防止工业机器人与其发生碰撞。8.吹屑装置将吹屑喷嘴(20)安装在吹屑喷嘴支架(21)上方，吹屑喷嘴(20)进气端连接压缩空气，由电磁阀控制。此工作站吹屑装置主要防止被打磨工件上方由于残留的废屑而影响识别结果或吸盘抓取时碎屑进入真空发生器引起堵塞。9.加工工件仓库(4)主要将仓库框架安装在工装台桌面(23)上方。用于存放被加工工件(22)。加工工件仓库(4)上方可分别放置毛坯工件、成品件、残次件。附图说明10.图1是一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站11.图2是本工作站工业机器人工具手12.图3是具体结构局部图之一13.图4是具体结构局部图之二具体实施方式14.系统运行步骤：15.工作站执行项目a：工件打磨16.步骤a1：工业机器人(1)回到安全位置，工件夹取装置通过无杆气缸(17)驱动运动至工件仓库侧，即初始位置，摆动气缸(13)旋转角度置为0度，打开气动手指(11)气缸上方的夹爪(10)。17.步骤a2：将被打磨工件(22)通过机械装置从工件仓库(4)中放置到工件夹取装置上方，使用气动手指(11)的夹爪(10)夹住工件(22)。18.步骤a3：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至工业智能相机(3)侧进行工件位置识别，并将位置坐标信息传输至工业机器人系统中。19.步骤a4：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至加工区域，电动主轴(2)开启。20.步骤a5：工业机器人(1)和摆动气缸(13)按照预先根据加工程序所设定的运行位置和摆动角度进行摆动，电动主轴末端加工刀头(7)对工件进行打磨加工。21.步骤a6：加工完成后，工业机器人(1)运行至安全位置，电动主轴(2)停止。摆动气缸(13)转动回到0度位置。22.工作站执行项目b：工件吹屑23.步骤b1：工业机器人保持安全位置，电动主轴(1)保持停止。气动手指(11)通过末端夹爪(10)夹持被加工工件(22)。24.步骤b2：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至吹屑区域，即吹屑装置(20)下方。25.步骤b3：打开吹屑装置控制电磁阀，使得吹屑装置(20)吹气。26.步骤b4：摆动气缸(13)匀速旋转一圈，使得工件吹屑一圈。27.步骤b5：摆动气缸(13)旋转一圈后回到0度位置，吹屑装置(20)控制电磁阀关闭，吹屑装置(20)停止吹气。28.工作站执行项目c：工件检测29.步骤c1：工业机器人(1)保持安全位置，电动主轴(2)保持停止。气动手指(11)通过末端夹爪(10)夹持被加工工件。30.步骤c2：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至工业智能相机(3)识别区域，即滑轨(16)最左端工业相机下方31.步骤c3：摆动气缸(13)调整至0度位置。32.步骤c4：工业智能相机(3)对工件进行拍照识别，根据与合格工件对比，分辨出成品、残次品、重新加工工件。33.步骤c5：若工件为成品或残次品，无杆气缸(17)驱动运动至工件仓库(4)侧，由机械装置将工件放置至工件仓库(4)相应位置。若工件为重新加工工件，重新执行步骤a1-步骤a6。34.至此，全部打磨加工工作完成。35.本工作站功能：36.本工业机器人工作站可根据不同工件形状通过更换气动手指末端夹爪从而实现抓取与夹持，通过摆动缸实现被打磨工件旋转驱动。工件夹取回转平台受无杆气缸驱动可沿滑轨沿工装台横向线性移动，在近工件仓库位置可实现工业机器人多角度自动打磨作业并且对被加工件进行上下料操作。移动到吹屑装置下方对工件进行吹屑处理。在相机侧可实现工件外轮廓识别，判断工件是否合格，是否需要重新加工或列为残次件。37.本工作站优点：38.现有打磨常见打磨工件主要以手机后壳体、汽车后视镜镜片和各种艺术品为主，任何一种打磨作业都伴随一定的粉尘污染，对人体健康造成危害。本工作站采用六自由度工业机器人搭配摆动缸可实现七自由度多角度打磨加工作业。同时吹屑装置可自动将工件表面残留碎屑进行清除。工业智能相机对加工吹屑后的工件进行识别检测，同时也可对初始毛坯工件进行位置识别。提高打磨加工的自动化、智能化、标准化。对整体作业效率有显著提升。技术特征：1.一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站，其特征在于：包括工业机器人(1)、打磨电机主轴(2)、工件检测相机(3)、工件仓库(4)；工业机器人的工具手由工业机器人的第六轴法兰盘(5)连接电动主轴支架(6)，通过电动主轴支架(6)固定电动主轴电机(2)；电动主轴打磨工件根据不同工件更换电动主轴末端输出轴所连接的打磨刀头(7)来实现；工装台上方安装滑轨(16)由无杆气缸(17)所驱动，无杆气缸(17)由固定支架(19)固定在工装台(23)上，可沿安装方向驱动工件夹取装置进行线性运动；连接板a(14)与滑轨(16)的滑块(15)和无杆气缸(17)的滑块(18)通过螺栓进行连接，使得摆动气缸(13)和其上方零件随无杆气缸(17)中的无杆气缸滑块(18)摆动而线性运动；在连接板a(14)上方安装摆动气缸(13)，实现其上方部分受气动控制方式变换而切换顺时针和逆时针方向旋转；摆动气缸(13)上方连接板b(12)用于将气动手指(11)和摆动气缸(13)进行连接；使得摆动气缸(13)驱动气动手指(11)上方所抓取的工件旋转；将夹爪(10)安装在气动手指(11)末端，夹爪(10)抓取并夹紧被打磨工件(9)；工业智能相机(3)安装在相机支架(8)上方，相机支架(8)安装于滑轨(16)和无杆气缸(17)的一端，采用固定位进行打磨工件识别检测；同时远离加工区域，防止工业机器人与其发生碰撞；吹屑装置将吹屑喷嘴(20)安装在吹屑喷嘴支架(21)上方，吹屑喷嘴(20)进气端连接压缩空气，由电磁阀控制；加工工件仓库(4)将仓库框架安装在工装台桌面(23)上方。2.应用如权利要求1所述一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站的方法，其特征在于：系统运行步骤：工作站执行项目a：工件打磨步骤a1：工业机器人(1)回到安全位置，工件夹取装置通过无杆气缸(17)驱动运动至工件仓库侧，即初始位置，摆动气缸(13)旋转角度置为0度，打开气动手指(11)气缸上方的夹爪(10)；步骤a2：将被打磨工件(22)通过机械装置从工件仓库(4)中放置到工件夹取装置上方，使用气动手指(11)的夹爪(10)夹住工件(22)；步骤a3：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至工业智能相机(3)侧进行工件位置识别，并将位置坐标信息传输至工业机器人系统中；步骤a4：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至加工区域，电动主轴(2)开启；步骤a5：工业机器人(1)和摆动气缸(13)按照预先根据加工程序所设定的运行位置和摆动角度进行摆动，电动主轴末端加工刀头(7)对工件进行打磨加工；步骤a6：加工完成后，工业机器人(1)运行至安全位置，电动主轴(2)停止；摆动气缸(13)转动回到0度位置。3.应用如权利要求1所述一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站的方法，其特征在于：工作站执行项目b：工件吹屑步骤b1：工业机器人保持安全位置，电动主轴(2)保持停止；气动手指(11)通过末端夹爪(10)夹持被加工工件(22)；步骤b2：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至吹屑区域，即吹屑装置(20)下方；步骤b3：打开吹屑装置控制电磁阀，使得吹屑装置(20)吹气；步骤b4：摆动气缸(13)匀速旋转一圈，使得工件吹屑一圈；步骤b5：摆动气缸(13)旋转一圈后回到0度位置，吹屑装置(20)控制电磁阀关闭，吹屑装置(20)停止吹气。4.应用如权利要求1所述一种复杂异形工件打磨检测工业机器人工作站的方法，其特征在于：工作站执行项目c：工件检测步骤c1：工业机器人(1)保持安全位置，电动主轴(2)保持停止；气动手指(11)通过末端夹爪(10)夹持被加工工件；步骤c2：无杆气缸(17)驱动工件夹取装置沿滑轨(16)线性移动至工业智能相机(3)识别区域，即滑轨(16)最左端工业相机下方；步骤c3：摆动气缸(13)调整至0度位置；步骤c4：工业智能相机(3)对工件进行拍照识别，根据与合格工件对比，分辨出成品、残次品、重新加工工件；步骤c5：若工件为成品或残次品，无杆气缸(17)驱动运动至工件仓库(4)侧，由机械装置将工件放置至工件仓库(4)相应位置。技术总结本发明提供了一种基于工业机器人的复杂异形工件自动化打磨检测工作站与控制方法。本发明提供的工作站包含有工业机器人、电动主轴、工业智能相机以及辅助的工装夹具，实现对复杂异性工件从存储、识别、加工、吹屑、检测和存储全过程设备运行控制方法研究。本发明中利用工业机器人作为下位机、电动主轴作为加工动力来源、工业相机用于识别工件初始位置和对加工后的工件是否残次进行区分。工装台上其他工装夹具用于各个加工过程之间切换与夹取工件变换位置角度。本发明通过PLC、工业相机、工业机器人等自动化设备对复杂异性工件实现自动化的打磨作业，减少人工参与加工过程中，进而减少加工作业过程中对人体的危害，提高作业效率和标准化程度。率和标准化程度。率和标准化程度。技术研发人员：郭瑞莲 姚宝峰 汪硕峰 韩健睿 时光 李春宵受保护的技术使用者：北京工业大学技术研发日：2022.05.05技术公布日：2022/8/30









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