[发明专利]船体零件自由边智能打磨应用设备及打磨方法

说明书

本发明公开了一种船体零件自由边智能打磨应用设备及打磨方法，船体零件自由边智能打磨应用设备包括通过线路依次连接的PLC控制器、工控机、机器人控制器及机器人，所述机器人设置有视觉相机、力觉传感器、数据采集卡和打磨头，所述视觉相机下方设置视觉识别区，视觉相机侧部通过连接件连接力觉传感器及打磨头。本发明采用视觉相机及图形处理提供零件类型识别、零件位置识别、打磨质量检测；采用力觉传感器提供力位路径跟踪；打磨力、打磨质量不合格时，系统能够自动报警并停止系统操作。本发明能够对有限种零件进行无序、无定位打磨，并实现打磨过程的力位跟踪及质量跟踪，方法新颖、效果佳。

技术领域

本发明涉及船体零件加工技术领域，具体为一种船体零件自由边智能打磨应用设备及打磨方法。

背景技术

随着我国船舶工业的快速发展，国际市场份额大幅提升，产业规模迅速扩张，我国已然跻身世界造船大国之列。然而，我国造船业总体仍处于粗放型的发展阶段，与先进造船国家存在较大的差距。相比与航天航空等领域，船舶行业的智能制造技术起步较晚，虽然由行业自身特征所制约，如产品单件多品种、设计周期短、自动化程度低、生产周期长、安全风险大、工程管理难度大等，但不可否认，行业层面对依托船舶智能制造技术与系统实现提质增效、转型升级等方面存在较强的需求。其主要原因在于，当前船舶工业的竞争要素发生了重大变化，关键要素从硬实力向软实力转变，低人力成本的传统优势正在消失，产业发展的重心已经从追求规模与速度转向追求质量与效益。

智能制造技术与系统是实现这一转变不可或缺的技术手段,目前的船体零件加工属于粗放型，加工的质量和精度有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船体零件自由边智能打磨应用设备及打磨方法，针对船板零件打磨自由边种类多、结构差异大、打磨精度要求高等特点，采用视觉相机及图形处理提供零件类型识别、零件位置识别、打磨质量检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

船体零件自由边智能打磨应用设备，包括通过线路依次连接的PLC控制器、工控机、机器人控制器及机器人，所述机器人设置有视觉相机、力觉传感器、数据采集卡和打磨头，所述视觉相机下方设置视觉识别区，视觉相机侧部通过连接件连接力觉传感器及打磨头。

进一步，所述视觉相机内置视觉软件，所述视觉软件包括：图片采集模块、图片处理模块、轮廓提取模块、机器人与相机标定模块、识别模块、输入输出模块、用户界面模块。

所述视觉相机：主要用于船体零件自由边感知、零件类型确认、零件位置确认、打磨质量检测。

所述力觉传感器内置力觉软件，所述力觉软件包括数据采集模块、数据分析模块、识别模块、输入输出模块、用户界面模块。

所述力觉传感器及数据采集卡：用于力觉数据监测、力位路径跟踪。

所述PLC控制器内置通讯模块与执行指令程序，所述机器人是运动载体，执行相关指令。

船体零件自由边智能打磨应用设备的打磨方法，包括以下步骤：

(1)零件类型识别方案：采用视觉相机获取零件照片，提取零件轮廓信息，将轮廓信息与模板进行匹配，能够获得零件类型信息。

(2)零件位置识别方案：根据零件轮廓像素信息，能够获得零件特征点像素坐标及像素角度信息；根据像素坐标与机器人坐标转换，可以得到机器人坐标系下零件的准确位置信息，包括坐标值及角度信息，该位置信息指导机器人进行抓料。

(3)力位跟踪方案：打磨过程中，力觉传感器实时监测打磨力，实时打磨力与合格打磨力区间进行对比，实时打磨力超差时报警给PLC控制器，PLC 控制器接收报警指令并停止系统运动；根据力觉传感器采集的实时力，绘制实时力-时间曲线，获得力位跟踪效果。