[发明专利]面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法

说明书

本发明公开了一种面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法，主要包含：主动机器人、主动机器人末端手柄、操作台、控制界面、控制系统、从动机器人、从动机器人末端执行器、成像系统、激光测量仪。手动控制模式下，依靠成像系统远程完成工件中磨切特征之间的位置过渡；自动控制模式下，凭借激光测量仪检测所述从动机器人末端执行器与工件中磨切特征的相对位姿，通过控制系统进行自主轨迹规划，完成自动化磨切一体加工。本发明采用手动控制与自动控制相结合的方式，不仅可充分发挥操作工的主观能动性和智慧性，提高所述工件中磨切特征之间的过渡效率，远程操控使操作工免受伤害；而且能够保证从动机器人末端执行器磨切一体加工精度。

技术领域

本发明涉及铸造件后处理领域，特别是面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法。

背景技术

高端装备是国之重器，关键零部件是其基础和核心，但关键零部件产业发展滞后，已成为制约高端装备制造业发展的瓶颈问题。具有复杂外形和内腔结构的高端装备关键零部件超过40％以铸造件为主，厘米级浇冒口和飞边毛刺等残留特征的磨切去除是这些零部件制造的首要加工工序。超过95％铸造企业采用的人工磨切作业方式劳动强度大、工作效率低、产品一致性差、安全隐患高，采用自动化磨切装备取代人工磨切作业方式已成为必然趋势。

现有自动化磨切装备以日本Koyama串联机器人和意大利Maus串联机床为代表，前者灵活性高但刚度和精度差，仅能完成小余量低效率的“磨”；后者刚度和精度高但灵活性不足，仅能完成小空间有限空间的“切”，难以完成中大型结构件的磨切一体加工。此外，中大型铸造件在铸造时，一般没有固定的模具，浇铸后的工件冒口和飞边毛刺分布随机性较大且形貌复杂，而以上两类基于示教编程或离线编程的磨切设备难以满足此类零部件高效率高质量的磨切一体加工需求。因此，亟需从铸造件磨切需求本身特征入手，提出了面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作方法。

发明内容

基于上述背景技术回顾，针对现有自动化磨切方法存在的不足，本发明提出了面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统及方法，旨在解决中大型铸造件浇冒口/毛刺飞边等磨切特征高效率高质量磨切一体加工难题。

本发明的技术方案为：

一种面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统，主要包含：主动机器人、主动机器人末端手柄、操作台、控制界面、控制系统、从动机器人、从动机器人末端执行器、成像系统、激光测量仪；所述操作台上设置主动机器人和控制界面，所述成像系统与所述控制界面通过视频信号线连接，所述主动机器人和从动机器人皆与所述控制系统通过数据线与供电线连接，所述激光测量仪设置于从动机器人末端执行器旁，与所述控制系统通过数据线连接；所述面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统包含手动控制和自动控制两种操作模式，两种操作模式通过所述控制界面切换。

一种面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作方法，主要包含：主动机器人、主动机器人末端手柄、操作台、控制界面、控制系统、从动机器人、从动机器人末端执行器、成像系统、激光测量仪；所述操作台上设置主动机器人和控制界面，所述成像系统与所述控制界面通过视频信号线连接，所述主动机器人和从动机器人皆与所述控制系统通过数据线与供电线连接，所述激光测量仪设置于从动机器人末端执行器旁，与所述控制系统通过数据线连接；所述面向中大型铸造件磨切一体加工的主从遥操作系统包含手动控制和自动控制两种操作模式，两种操作模式通过所述控制界面切换。

所述手动控制模式在所述控制界面中选择“手动模式”，所述成像系统将加工场景以视频画面的形式传输至所述操作台上所述控制界面中，操作工根据视频画面，识别工件中磨切特征(飞边毛刺或浇冒口)与所述从动机器人末端执行器之间的位姿关系，手控所述主动机器人末端手柄实施特定运动，所述控制系统接收所述主动机器人运动信号，驱使所述从动机器人末端执行器达到预期位姿。