[发明专利]一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统及方法

权利要求书

1.一种基于面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统及方法，其特征在于：包括服务器(1)、四轴测量设备(悬臂式坐标测量机(2)、激光扫描仪安装接口(3)、关节臂式激光扫描仪(4))、数控回转台(5)、零点定位工装(6)、基础板(7)、夹具板(8)、大型薄壁件(9)、AGV移动平台(10)、五轴数控机床(11)及的操作员(12)；

服务器(1)安装有悬臂式坐标测量机(2)管控软件，可控制坐标测量机四轴运动，并装有可以与和激光扫描仪(4)进行通讯的点云测量软件，可对大型薄壁件扫描点云数据进行实时采集；

关节臂式激光扫描仪(4)采用螺纹连接安装到坐标测量机末端接口(3)上，该接口同样可安装其他测量设备，比如数字百分表等；

基础板(7)通过螺栓连接的方式分别固定在在回转台工作平面上、AGV移动平台上及五轴机床工作平台上，夹具板(8)通过零点定位工装(6)与各站位的基础板(7)进行连接，大型薄壁件(9)通过压板等夹具固定在夹具板(8)上。

2.根据权利要求1所述的一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统，其特征在于：基于“机外测量找正-机内加工”的思路实现大型薄壁件加工位姿快速找正，该过程不占用机床操作时间，大大提高了机床利用率及产线生产效率。

3.根据权利要求1所述的一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统，其特征在于：将四轴测量设备与关节臂式激光扫描仪进行结合，实现对大型薄壁件内外壁全范围的点云数据的快速扫描获取。四轴测量设备可实现精确定位(定位误差在±0.03mm范围内)，其移动前后的位置变化关系可直接得到，因此，基于四轴测量设备移动前后位置的变化量实现激光扫描仪快速转站，可避免传统转站操作过程中测量反求过程，转站效率更高。

4.根据权利要求1所述的一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统，其特征在于：轴测量设备与关节臂式激光扫描仪相配合的测量方法具备更高的柔性，可适用于筒类、长条类等多种类型的大型薄壁件，与目前仅采用关节臂扫描仪的测量方法相比，设备柔性更高，应用场景更为丰富。

5.根据权利要求1所述的一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统，其特征在于：四轴测量设备末端设置快换接口，可实现关节臂扫描仪、数字百分表等测量设备的快换。

6.根据权利要求1所述的一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工系统，其特征在于：所述的悬臂式坐标测量机(2)的横梁伸长到最远端后，安装关节臂扫描仪前后，末端变形需小于0.01mm/100N，从而保证关节臂扫描仪基座移动不会影响扫描测量过程。

7.一种面向多品种大型薄壁件的新型寻位加工方法，其特征在于：寻位加工过程分为六个步骤：工件压装到数控回转台的夹具板上，关节臂式激光扫描仪对工件进行扫描，点云与理论模型配准并计算加工坐标系的转换量，工件在机床内部的快速定位，修改加工坐标系，开始加工，其步骤如下：

第一步：利用零点定位工装(6)将夹具板(8)与数控回转台上的基础板(7)连接配合，将大型薄壁件(9)通过压板等夹具固定在数控回转台的夹具板上，此时无需对工件进行精准定位，但要保证装夹状态良好，以尽量减少加工过程中的振动；

第二步：利用关节臂式扫描仪(4)对大型薄壁件外壁、内壁及夹具板进行扫描，获取其实际位姿的点云数据，并保存；

第三步：在管控软件中导入理论模型与扫描点云数据，首先将扫描得到的夹具板与理论夹具板进行配准，在此基础上，将扫描得到的工件与理论工件进行配准，计算位姿转换矩阵。基于该矩阵计算五轴机床各运动轴的调整顺序和调整量，并保存；

第四步：通过AGV移动平台(10)将夹具板(8)与工件(9)运输到五轴机床(11)中，利用零点定位工装(6)实现夹具板(8)和工件(9)在机床内部的快速定位；

第五步：根据第三步得到的机床运动轴调整顺序和调整量，对机床数控系统中的加工坐标系进行修正；

第六步：以修正后的加工坐标系为零点，开始加工大型薄壁件。