[发明专利]基于混合现实的机器人加工模拟系统

说明书

本发明公开了基于混合现实的机器人加工模拟系统,包括：人机交互模块将操作人员语音、手势转化为启停指令，通过指令接收和输出模块发送给混联机器人控制器，使其执行待验证的真实刀具的加工轨迹。相机采集混联机器人切削过程中末端图像。刀具定位模块通过图像实时识别机器人末端真实刀具，并求解刀具的位姿。铣削模拟模块用于将真实刀具与虚拟刀具位姿重合，使虚拟刀具代替真实刀具加工虚拟工件。信息显示模块投影虚拟UI面板和虚拟工件。虚拟UI显示面板上显示真实刀具位姿信息以及加工信息并有多个功能按钮。通过观察虚拟工件在铣削过程中的效果，验证加工轨迹是否正确。本发明提高了加工模拟的铣削精度，减少了验证加工轨迹时间。

技术领域

本发明涉及工业混联机器人加工轨迹验证系统，特别涉及一种基于混合现实的机器人加工模拟系统。

背景技术

为了减轻飞机的重量，提高其承载能力和机动性，越来越多的零部件被应用于航空航天领域，例如航天器舱体，飞机机身等。航空航天中大型零部件铣削加工成本高，加工难度大。在机器人加工过程中,错误的加工指令会造成刀具在加工过程发生过切，欠切，碰撞等问题，从而使加工件、刀具报废，造成经济损失。

为了解决以上问题，需要加工轨迹生成后进行验证，传统的验证加工轨迹的方法有空切法，试切法，加工路径显示法。空切法基于人的肉眼观察，只能保证路径的大致正确，试切法则会增加成本，不适用于高价值材料的加工，加工路径显示法只能保证路径，无法展示实际加工后的效果，以上方法都存在不直观，低效率的问题。而离线仿真方式，往往无法直观的显示一些关键信息，而在实际生产过程中，机器人加工过程中应力变化，温度场，震动，有可能会使操作人员忽略掉一些关键信息，从而无法达到想要的加工效果。

混合现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息整合进现实的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,触觉等),通过计算机模拟仿真后将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。混合现实最大的优点是直观，便捷。

现有的混合现实技术为：通过对机床与工件进行建模，使操作人在佩戴混合现实设备时操作虚拟机床对虚拟工件进行加工，达到验证加工轨迹的效果。现有的公开技术集中在机床的加工仿真上，与新兴的机器人加工则很少有结合。并且构建的虚拟机床往往无法复现真实机床机理，使得虚拟机床加工轨迹效果与真实轨迹加工效果差异较大，精度差。混合现实设备运行时由于计算量大出现卡顿现象，影响实时性。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术中的不足，提出一种基于混合现实的机器人加工仿真系统，能够实现精确，实时实现加工模拟的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明基于混合现实的机器人加工模拟系统，包括：

混联机器人，在所述的混联机器人的末端安装有真实刀具，所述混联机器人用于执行由计算机输入的待验证的真实刀具的加工轨迹，且在真实刀具按照待验证的加工轨迹进行切削过程中，混联机器人上的传感器采集真实刀具振动信息并通过混联机器人的控制器传输给计算机；

相机，所述相机用于实时采集混联机器人按照待验证的加工轨迹进行切削过程中混联机器人末端图像，然后将混联机器人末端图像输出给计算机；