[发明专利]一种基于机器人的异形石材曲面的规划抛光方法

说明书

本发明公开了一种基于机器人的异形石材曲面抛光轨迹规划方法，通过建立全贴合式抛光模型，既实现了异形石材曲面抛光区域的全覆盖，又提升了抛光的效率。通过对异形石材进行分区域抛光轨迹规划，可以很好的保证每一区域抛光质量的均匀性，对提升异形石材整体质量有很大帮助；由机械手实现自动化抛光，取代传统人工抛光，将工人与加工环境隔离，可减少抛光加工中噪声和粉尘对人的伤害；自动化抛光也让各个抛光件抛光质量同一，加工效率高，成本低。

技术领域

本发明属于石材抛光技术领域，具体涉及一种基于机器人的异形石材曲面抛光轨迹规划方法。

背景技术

石材制品往往给人一种回归自然的质感，要想体现石材的质感，最后一步的抛光加工尤为重要。对于平面石材制品，现在有比较成熟的加工工艺，而对于异形石材，比如常见的人或动物等雕刻品，罗马柱、栏杆柱等回转制品，弧形板、拱门等大型曲面建筑用品，基本靠抛光工人手工打磨抛光。手工抛光成品率低、效率低、劳动强度大，对于同一件模型，每个工人抛光效果不一，刚入职的工人需要经过长时间训练才能达到熟练的抛光手艺。又由于抛光环境恶劣，会产生大量粉尘，抛光工具转速快，容易对抛光工人的身体健康造成伤害。所以，对异形石材进行自动化抛光显得尤为重要。

机器人技术是21世纪非常重要的技术之一，工业机器人是机器人的一个重要分支，其重复精度好，可用于一些重复操作的工作任务，功能强大，可以完成多种工作任务。将机器人应用在异形石材的抛光加工上，可以保证抛光件抛光质量均匀、加工效率高、成本低。对于抛光工人来说，将机器人加工环境与工人工作环境隔离，可以保证工人的身心健康，营造一个良好的工作氛围。

但现有技术的机器人抛光系统大多针对合金等进行加工，诸如大连理工大学基于五轴加工中心用来加工钛合金，东京理工大学、西班牙马德里大学、加拿大瑞森大学和德国多特蒙德大学发明的研抛机器人，都是针对磨具进行加工；沈阳理工大学发明的研抛机器人，对飞机驾驶舱透明件进行抛光加工。现有技术针对的加工件材料较为均质，形状较为简单，所规划轨迹比较单一。由于异形石材表面形状多变，对其进行抛光时，既想获得很好的抛光效果，又想使抛光过程高效，用现有技术中的机器人抛光系统很难实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于机器人的异形石材曲面抛光轨迹规划方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于机器人的异形石材曲面抛光轨迹规划方法，包括如下步骤：

(1)选制合适软硬程度的柔性抛光盘，该柔性抛光盘的柔性基体的邵氏硬度为30-50HSA，直径为10-100mm且厚度为5-30mm，呈圆柱状，该柔性抛光盘的表面通过半固结方式结合有抛光磨料；

(2)制备一抛光工件，该抛光工件包括一基座和一待抛光面，该基座为立方体状，待抛光面设于其上顶面，该待抛光面为一圆锥体的部分侧壁，该圆锥体的顶角为30°-60°，母线的长度为200-300mm，底面圆的半径为100-200mm，该部分侧壁所在的圆锥体的最上侧母线平行于基座的上顶面，且该最上侧母线与基座的上顶面的距离为10-50mm；

(3)用步骤(1)的柔性抛光盘沿所述最上侧母线的方向对所述待抛光面进行抛光，该柔性抛光盘的转速为3000-5000rpm，进给速度为1200-3600mm/min，压缩量为0.8-1.2mm；

(4)对步骤(3)所得的已抛光的区域进行测量，拟合出曲率与贴合弦长关系式，从而得到柔性抛光盘对待抛光面上的不同曲率的曲面的贴合程度大小，该贴合弦长为步骤(3)中的已抛光的区域的圆弧所对应的弦长；

(5)根据待抛光的异形石材曲面的表面特点对其进行分区；

(6)将步骤(5)所分的每一区域的最大曲率带入步骤(4)所得的曲率与贴合弦长关系式，得到该区域的贴合弦长；