[发明专利]一种机器人自动装配的智能化柔性生产线及其运行方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及数字化装配技术。

背景技术

目前，装配领域多采用手工装配、半机械化与机械化装配相结合的传统装配方式，使用大量较复杂的专用型架定位和夹紧的非精益化装配方法，技术陈旧、落后，制孔精度、铆接质量、密封质量均靠工人经验保证。今后的产品正在进入构型多、批量少、更新换代快的时代，传统的装配模式与方法已不能满足要求，迫切需要引进一种灵活通用、快速适应、自动化程度高的新装配模式。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种能够实现高度智能控制的柔性生产线及其运行方法，为实现所述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种机器人自动装配的智能化柔性生产线，设有工控机、轨道及移动平台，其特征在于，还包括以下组成部分：

钻铆一体末端执行器，安装在工业机器人上，执行包括制孔、铆接在内的产品加工动作；

工业机器人，安装在所述移动平台上，控制末端执行器整体在各加工动作中的空间定位；

工业机器人控制柜，安装在所述移动平台上，与移动平台、工业机器人分别连接，控制移动平台和工业机器人的运行，并与所述工控机通信连接；

送钉系统，安装在所述移动平台上，实现选钉、送钉，其输送机构与所述末端执行器连接；

真空吸屑装置，安装在所述移动平台上，其气管连接至所述末端执行器，吸走末端执行器加工过程中产生的碎屑或粉尘；

主控制柜，安装在所述移动平台上，与末端执行器、送钉系统、真空吸屑装置分别连接，控制末端执行器、送钉系统和真空吸屑装置的运行，并与所述工控机通信连接；

试刀站，安装在所述轨道的一侧，实现对刀、换刀和试钻，设有控制单元和执行机构，其控制单元与所述工控机通信连接，；

柔性工装，安装在所述轨道的一侧，用于对产品的夹紧和定位，设有控制单元和执行机构，其控制单元与所述工控机通信连接；

激光跟踪仪，与所述工控机连接，用于建立现场坐标系、对机器人进行运动学标定。

进一步的技术方案还包括：

所述轨道为生产线的扩展第七轴，其余六个轴向(包括直线轴、转轴)的运动通过工业机器人完成，工业机器人在所述轨道上实现换站位。

为了提高移动平台在轨道上的位移精度，所述轨道上安装有磁栅尺，所述磁栅尺与主控制柜连接，通过工控机利用PID控制策略实现全闭环检测和控制。

一种用于如上所述的一种机器人自动装配的智能化柔性生产线的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

一)利用激光跟踪仪在工控机中对工业机器人进行运动学标定建立精度补偿数据包，并建立现场坐标系，所述现场坐标系包括世界坐标系、机器人基座坐标系、工装坐标系；

二)将产品数模导入到工控机，利用离线编程软件生成NC加工程序；

三)对生产线的各部件进行自检，若自检结果正常，执行下一步，若自检结果为非正常，执行故障排查步骤；

四)将产品安装到柔性工装上，对产品进行夹紧和定位，工业机器人在Home位置待机；

五)在工控机中执行NC测试程序，控制工业机器人及末端执行机构在试刀站进行试钻操作；

六)将步骤二)生成的NC加工程序导入工控机的系统总控软件中执行，完成加工任务。

进一步的技术方案包括：

利用激光跟踪仪对所述现场坐标系及机器人动作精度定期检测和维护的步骤。

上述步骤二)包括：

采用CATIA二次开发的方式从产品数模中提取出所有孔位的完整设计信息，生成产品设计信息数据文件；

利用Visual C++和OpenGL混合编程开发可视化交互的离线编程软件读取产品设计信息数据文件，对工业机器人任务、末端执行器任务进行离线规划，通过后置处理模块生成符合预定编码格式的NC加工程序；

依托Delmia软件及其二次开发功能，建立NC加工程序的仿真任务并进行碰撞干涉检查。

上述步骤五)中的试钻过程如下：

A1)控制移动平台在轨道上移动，带动机器人转至试刀站站位；

A2)将工业机器人定位至试刀站的换刀位，通过试刀站的换刀模块将加工刀具换至工业机器人上的末端执行器上；

A3)将工业机器人定位至试刀站的对刀位，通过测量获得工控机系统总控软件中标定的虚拟刀尖点和实际刀尖点之间的关系，并反馈至工控机进行刀偏补偿；