[发明专利]叶轮叶片机器人轨迹恒力跟踪去毛刺方法

说明书

本发明涉及叶轮叶片机器人轨迹恒力跟踪去毛刺方法，该方法基于零件种类识别的磨抛轨迹与去毛刺刀具自主选择，创新了集刀具零点标定、错刀识别与断刀检测与一体的刀具信息保障系统，建立了毛刺去除量与磨抛法向力间的关联关系，融合了刀具法向被动调节、恒力电主轴轴向浮动与力位混合主动柔顺控制的机器人磨抛轨迹恒力跟踪，通过对视觉、力觉与机器人位姿信息进行神经网络学习实现磨抛加工碰撞预测。本发明方法为复杂曲面狭窄空间类零件去毛刺加工提供了一种解决方案，具有自适应强、柔性高等特点，通过多源信息融合实现机器人去毛刺轨迹恒力跟踪，实用性及通用性好。

技术领域

本发明涉及领域为G05D：非电变量的控制或调节系统，具体涉及叶轮叶片机器人轨迹恒力跟踪去毛刺方法。

背景技术

航空发动机作为飞机的“心脏”，其制造技术收到世界各国的重视。叶轮叶片是航空发动机的核心部件，其制造精度直接关系到发动机的整体性能。通常为了提高发动机的推进性能，其叶片的设计和制造要满足流体动力学的要求，因此叶片的表面形状多呈现为空间任意积叠的自由曲面，这对零件的加工提出了较高的挑战。叶片表面毛刺容易导致表面龟裂和削边等问题，其加工质量直接影响便面精度和形状精度，研究一种能够应用于弱刚性、复杂曲面、狭窄空间叶轮叶片去毛刺的加工方法与装备，对推动中国高性能发动机研制具有非常重要的实用价值。

现有的叶片去毛刺方法与装备多是针对单个叶片，对发动机叶轮叶片的磨抛加工研究较少，其叶片之间作业空间狭窄，传统的砂带机、砂轮机等磨抛方式加工姿态固定、结构尺寸大、浮动精度不可控，加工空间开敞性较差的叶轮叶片极易产生干涉，对叶片产生加工损伤。同时采用固定曲率砂带机与砂轮机加工变曲率叶轮叶片时，当叶轮叶片曲率小于砂带机/砂轮机时，会出现无法加工的情况。

发明内容

发明目的：本发明提出叶轮叶片机器人轨迹恒力跟踪去毛刺方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：叶轮叶片机器人轨迹恒力跟踪去毛刺方法，其基于下述硬件实现：去毛刺机器人、六维力传感器、浮动电主轴、双目视觉、刀库、对刀仪，以及叶轮叶片随行夹具。其中六维力传感器安装在去毛刺机器人法兰盘与浮动电主轴之间，叶轮叶片加工区间位于双目视觉视场范围内，所述的刀库、对刀仪均固定在机器人作业范围内，并具有刀具种类检测、刀具零点定位功能。

具体步骤如下：

步骤S1、将待加工零件以固定姿态安装在随行夹具上，确保随行夹具与叶轮叶片整个去毛刺过程均保持在双目视觉视场中，采用双目视觉采集叶轮图片，通过识别轮廓尺寸及特征点，与数据库中特征数据进行对比，确定当前叶轮叶片种类。

步骤S2、在步骤S1中确定叶轮叶片种类后，采用离线编程的方式确定机器人去毛刺轨迹，调用对应型号叶轮叶片加工程序。

步骤S3、根据S1中确定的叶轮叶片种类，选定对应的去毛刺刀具，并在刀库自动完成换刀，刀库不同标号对应不同的打磨刀具，且刀具的刀片可预定程度上实现磨抛法向力反向浮动。

步骤S4、在步骤S3完成自动换刀后，到对刀仪进行刀具零点标定，通过对刀仪与机器人基坐标系之间的位置关系，确定当前刀具刀尖点在机器人基座标系中的位置，从而确定机器人去毛刺轨迹。

步骤S5、在进行打磨刀具标定的同时，通过双目视觉及激光位移传感器完成刀具的种类检测，确定是否有断刀和/或错刀。

步骤S6、根据叶轮叶片种类确定机器人初始加工轨迹，通过采集3组以上不同机器人位姿信息及六维力传感器信息，进行重力补偿求解出力传感器后的重力及重心，消除不同刀具带来的重力影响。

步骤S7、将整个磨抛过程分为了三个区域，分别为毛刺区域、尺寸效应区域与深度可调节区域。第一个区域内为毛刺，在磨抛过程中被全部去除，由去除毛刺所产生的法向力为。