[发明专利]一种刀具损伤原位检测与换刀机器人

说明书

本发明公开了一种刀具损伤原位检测与换刀机器人，包括移动操作机器人、视觉检测模块、智能换刀模块和备用刀库。移动操作机器人包括移动机器人和协作机械臂，用于带动视觉检测模块和智能换刀模块分别到达检测工位和换刀工位；视觉检测模块和智能换刀模块通过快换装置安装在协作机械臂末端执行器上，分别用于刀具的原位检测和损伤刀具的及时更换；备用刀库设置在移动机器人上，用于临时储存备用新刀具和换下的损伤刀具。本发明将刀具视觉原位检测与换刀有机结合，对检测不合格的损伤刀具进行及时更换，有助于大幅提升机床和产线的智能化水平、柔性化水平、加工质量和加工效率。

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，特别是一种刀具损伤原位检测与换刀机器人。

背景技术

在智能制造技术领域，刀具损伤对产品的加工精度、加工质量以及加工效率有着显著影响，若刀具损伤未被及时发现，将会导致零件报废，机床停机、机床损坏，甚至工件折断伤人，直接影响加工效益和经济效益。因此对刀具进行有效的检测十分必要。现有技术多使用离线定量检测或针对单台机床使用传感器及工业相机在机检测，检测效率较低，成本高昂，实时性差，泛用性不强。因此，针对智能制造领域，使多台机床共用一台检测换刀机器人，实现刀具损伤的在位检测和损伤刀具的及时更换，是一项迫切需要解决的问题。

中国专利公开号CN110340733A公开了一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统及方法，兼顾了效率与精度，但该检测方法需要在每一台机床内部安装具有视觉系统保护功能与刀具清洁功能的刀具损伤监测装置，该发明占用机床内部空间，需考虑是否会与机床发生干涉，仅适用于内部空间较大的单台机床，不可服务车间内的多台机床，使得产线总体改造成本较高；中国专利公开号CN108107838A公开了一种基于云知识库和机器学习的数控装备刀具磨损检测方法，可服务于车间内若干台机床，但由于车间工况数据复杂，利用云知识库和机器学习建立的刀具损伤检测模型准确率并不高，非视觉直接测量易造成误判，导致刀具浪费，且其基于切削参数及刀具参数所建立的刀具损伤检测模型是特定机床类型和实际车间工况参数的某种映射，当修改了NC程序或者使用不同的刀具进行切削时，此模型将不再适用；中国专利公开号CN202010058158.X公开了一种车间或产线用刀具损伤智能化移动监测系统及方法，但该方法使用AGV小车属于轮式机器人，对复杂环境的产线难以应用，且只能对刀具状态进行检测，缺少对损伤刀具的后续处置。综上可知，现有技术多针对单台机床，且已有面向产线的刀具损伤监测方法，难以适用于各种复杂工作环境，效率不高，没有对应损伤刀具的换刀措施，缺少一套能够提升机床和产线的智能化水平、可以应用于各种复杂机加场景的、将刀具损伤检测和换刀相结合的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刀具损伤原位检测与换刀机器人，以实现智能制造产线中，刀具损伤原位巡检和智能换刀。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种刀具损伤原位检测与换刀机器人，其特征在于，包括移动操作机器人、备用刀库(3)、视觉检测模块(12)和智能换刀模块(13)。

所述移动操作机器人用于快速准确到达检测工位，实施精确空间定位，协助实施检测和换刀功能；所述备用刀库(3)通过支架(5)和螺钉固定在移动机器人(4)顶部，用于储存备用新刀具和换下的损伤刀具；所述视觉检测模块设置在协作机械臂(2)的末端执行器(1)上，用于检测并提取刀具损伤特征；所述智能换刀模块用于损伤刀具的快速智能更换；

所述的移动操作机器人包括移动机器人(4)和协作机械臂(2)；所述移动机器人(4)用于在产线中移动；所述协作机械臂(2)用于准确驱动末端执行器(1)到达检测/换刀工位；

所述的移动机器人(4)是指使用轮式移动机器人、足式移动机器人或轮足复合式移动机器人中的任意一种；所述轮式移动机器人通过车轮进行移动；所述足式移动机器人通过机械足进行移动；所述轮足复合式机器人可以通过腿部位姿调整轮式运动和足式运动方式，进而进行移动；