雙機(jī)器人協(xié)同自動(dòng)裝配的智能化柔性生產(chǎn)線及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，具體涉及數(shù)字化裝配技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人因其在高柔性和低成本等方面的優(yōu)勢(shì)，使其在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在航空制造領(lǐng)域研究最廣泛的為機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚，機(jī)器人從產(chǎn)品一側(cè)壓緊產(chǎn)品，之后進(jìn)行制孔和鉚接，制孔過(guò)程中一般難以抑制毛刺的產(chǎn)生。常需要在完成制孔以后人工檢查去毛刺再進(jìn)行鉚接。而對(duì)于航空領(lǐng)域需要大量制孔鉚接的產(chǎn)品，這種工作方式將其影響工作效率，且不能保障航空領(lǐng)域產(chǎn)品對(duì)加工質(zhì)量的高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種雙機(jī)器人協(xié)同自動(dòng)裝配的智能化柔性生產(chǎn)線及其運(yùn)行方法，能夠完成雙側(cè)制孔和單側(cè)鉚接，采用雙側(cè)壓緊能夠有效抑制毛刺，適用于電磁鉚接、壓鉚等對(duì)質(zhì)量要求更高的鉚接形式，既保證了操作靈活度和鉚接率，又實(shí)現(xiàn)了更高的制孔和鉚接質(zhì)量，且能夠通過(guò)更換末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的任務(wù)。
[0004]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
一種雙機(jī)器人協(xié)同自動(dòng)裝配的智能化柔性生產(chǎn)線，設(shè)有工控機(jī)、激光跟蹤儀、柔性工裝、試刀站及協(xié)同工作的雙工業(yè)機(jī)器人，其特征在于，所述雙工業(yè)機(jī)器人包括第一機(jī)器人和第二機(jī)器人，通過(guò)第一移動(dòng)平臺(tái)、第二移動(dòng)平臺(tái)分別安裝在兩條并行的軌道上，雙工業(yè)機(jī)器人各自設(shè)有末端執(zhí)行器，安裝在末端執(zhí)行器鉆孔工位的壓力腳包括從制孔側(cè)正面壓緊產(chǎn)品的主壓力腳和從背面壓緊產(chǎn)品的輔助壓力腳，雙工業(yè)機(jī)器人主從關(guān)系分配后，所述主壓力腳安裝在主機(jī)器人末端執(zhí)行器上，輔助壓力腳安裝在從機(jī)器人末端執(zhí)行器上；
上述結(jié)構(gòu)中:
所述柔性工裝設(shè)置在兩并行軌道之間，用于對(duì)產(chǎn)品的夾緊和定位，包括控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制單元與工控機(jī)通信連接；
所述試刀站設(shè)置在兩并行軌道之間，用于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的對(duì)刀、換刀和試鉆，包括控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制單元與工控機(jī)通信連接；
兩移動(dòng)平臺(tái)上均安裝有機(jī)器人控制柜和真空吸肩裝置，所述機(jī)器人控制柜與對(duì)應(yīng)的機(jī)器人和移動(dòng)平臺(tái)連接，控制對(duì)應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人和移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行，并與工控機(jī)通信連接；所述真空吸血裝置的抽吸氣管連接至對(duì)應(yīng)機(jī)器人的末端執(zhí)行器；所述第一移動(dòng)平臺(tái)上還設(shè)有主控制柜，與第一機(jī)器人的末端執(zhí)行器、真空吸肩裝置連接，控制第一機(jī)器人末端執(zhí)行器和真空吸肩裝置的運(yùn)行，并與所述工控機(jī)通信連接；所述第二移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有從控制柜，與第二機(jī)器人的末端執(zhí)行器、真空吸肩裝置連接，控制第二機(jī)器人末端執(zhí)行器和真空吸肩裝置的運(yùn)行，并與所述主控制柜通信連接；兩移動(dòng)平臺(tái)上至少其一安裝有送釘系統(tǒng)，所述送釘系統(tǒng)與該移動(dòng)平臺(tái)上工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器連接，由該移動(dòng)平臺(tái)上的主控制柜/從控制柜控制; 所述激光跟蹤儀與所述工控機(jī)連接，用于建立現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)系、對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定。
[0005]在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案還包括:
一種用于如上所述的一種雙機(jī)器人協(xié)同自動(dòng)裝配的智能化柔性生產(chǎn)線的運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟:
一)利用激光跟蹤儀在工控機(jī)中對(duì)兩臺(tái)工業(yè)機(jī)器人分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定，建立精度補(bǔ)償數(shù)據(jù)包和現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)系，所述現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)系包括世界坐標(biāo)系、機(jī)器人基坐標(biāo)系、工裝坐標(biāo)系，并建立雙工業(yè)機(jī)器人基坐標(biāo)系之間的關(guān)系；
二)將產(chǎn)品數(shù)模導(dǎo)入到工控機(jī)，利用離線編程軟件生成NC加工程序；
三)對(duì)生產(chǎn)線的各部件進(jìn)行自檢，若自檢結(jié)果正常，執(zhí)行下一步，若自檢結(jié)果為非正常，進(jìn)行故障排查；
四)將產(chǎn)品安裝到柔性工裝上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行夾緊和定位，控制工業(yè)機(jī)器人在Home位置待機(jī)；
五)在工控機(jī)中執(zhí)行NC測(cè)試程序，控制工業(yè)機(jī)器人及末端執(zhí)行器在試刀站進(jìn)行試鉆操作；
六)將步驟二)生成的NC加工程序?qū)牍た貦C(jī)的系統(tǒng)總控軟件中執(zhí)行，完成加工任務(wù)。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟二)包括:
采用CATIA 二次開(kāi)發(fā)的方式從產(chǎn)品數(shù)模中提取出所有孔位的完整設(shè)計(jì)信息，生成產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)文件；
利用Visual C++和OpenGL混合編程開(kāi)發(fā)可視化交互的離線編程軟件讀取產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)文件，對(duì)工業(yè)機(jī)器人任務(wù)、末端執(zhí)行器任務(wù)進(jìn)行離線規(guī)劃，通過(guò)后置處理模塊生成符合預(yù)定編碼格式的NC加工程序；
依托Delmia軟件及其二次開(kāi)發(fā)功能，建立NC加工程序的仿真任務(wù)并進(jìn)行碰撞干涉檢查。
所述步驟五)中的試鉆操作過(guò)程如下:
Al)控制移動(dòng)平臺(tái)在軌道上移動(dòng)，帶動(dòng)雙工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)至試刀站站位；
A2)根據(jù)解析的NC代碼進(jìn)行機(jī)器人主從分配，若雙工業(yè)機(jī)器人的主從關(guān)系需要切換，將雙工業(yè)機(jī)器人定位至試刀站的壓力腳快換位，進(jìn)行壓力腳的更換，若無(wú)需切換則執(zhí)行下一步；
A3)將主機(jī)器人定位至試刀站的換刀位，通過(guò)試刀站的換刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)將加工刀具換至主機(jī)器人末端執(zhí)行器上；
A4)將主機(jī)器人定位至試刀站的基準(zhǔn)檢測(cè)坐標(biāo)系標(biāo)定位，通過(guò)測(cè)量對(duì)末端執(zhí)行器上的基準(zhǔn)檢測(cè)模塊進(jìn)行坐標(biāo)系標(biāo)定；
A5)將主工業(yè)機(jī)器人定位至試刀站的對(duì)刀位，通過(guò)測(cè)量獲得工控機(jī)系統(tǒng)總控軟件中標(biāo)定的虛擬刀尖點(diǎn)和刀具實(shí)際刀尖點(diǎn)之間的關(guān)系，反饋至工控機(jī)進(jìn)行刀偏補(bǔ)償，并將該刀偏利用雙工業(yè)機(jī)器人基坐標(biāo)系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化至從機(jī)器人，用于修正工控機(jī)對(duì)主、從機(jī)器人的點(diǎn)位控制；
A6)將雙工業(yè)機(jī)器人定位至試刀站的試鉆位，利用主機(jī)器人末端執(zhí)行器上的法向檢測(cè)模塊，檢測(cè)出刀具法向和試鉆板法向的偏差，并將該偏差利用雙工業(yè)機(jī)器人基坐標(biāo)系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化至從機(jī)器人，控制雙工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行法向找正，使主機(jī)器人刀具軸線、主壓力腳軸線和從機(jī)器人的輔助壓力腳軸線垂直于試鉆板；
A7)將真空吸肩裝置打開(kāi)，控制兩末端執(zhí)行器將壓力腳推出雙向壓緊試鉆板，將主機(jī)器人末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)到鉆孔工位在試鉆板上進(jìn)行試鉆；
AS)將主機(jī)器人末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)至锪窩檢測(cè)工位對(duì)該孔進(jìn)行锪窩檢測(cè)；
A9)檢測(cè)試鉆、锪窩結(jié)果是否正常，若不正常，反饋至工控機(jī)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行修正，若正常則執(zhí)行下一步。
[0007]所述步驟六)中的加工任務(wù)包括:
BI)根據(jù)解析的NC代碼進(jìn)行機(jī)器人主從分配，若雙工業(yè)機(jī)器人的主從關(guān)系需要切換，將雙工業(yè)機(jī)器人定位至試刀站的壓力腳快換位，進(jìn)行壓力腳的更換，若無(wú)需切換則執(zhí)行下一步；
B2)控制移動(dòng)平臺(tái)在軌道上移動(dòng)，帶動(dòng)雙工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)換至安裝了產(chǎn)品的工裝站位，利用主機(jī)器人末端執(zhí)行器的基準(zhǔn)檢測(cè)模塊對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行基準(zhǔn)檢測(cè)，建立待加工產(chǎn)品在系統(tǒng)總控軟件中的理論坐標(biāo)系和實(shí)際坐標(biāo)之間的聯(lián)系，依據(jù)該聯(lián)系修正NC加工程序中的由主機(jī)器人制孔的待加工孔位數(shù)據(jù)，并將該聯(lián)系利用雙機(jī)器人基坐標(biāo)系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化至從機(jī)器人，用于修正工控機(jī)對(duì)主、從機(jī)器人的點(diǎn)位控制；
B3)利用上述步驟一)中建立的精度補(bǔ)償包對(duì)修正后的待加工孔位數(shù)據(jù)進(jìn)行再次修正；B4)將雙工業(yè)機(jī)器人按照修正后的待加工孔位數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，利用主機(jī)器人末端執(zhí)行器上的法向檢測(cè)模塊，檢測(cè)出刀具法向和產(chǎn)品法向的偏差，并將該偏差利用雙機(jī)器人基座標(biāo)系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化至從機(jī)器人，控制雙工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行法向找正，使主機(jī)器人刀具軸線、主壓力腳軸線和從機(jī)器人上的輔助壓力腳軸線垂直于產(chǎn)品；
B5)打開(kāi)真空吸肩裝置，控制兩末端執(zhí)行器將壓力腳推出雙向壓緊產(chǎn)品，將主機(jī)器人末端執(zhí)彳丁器轉(zhuǎn)換至鉆孔工位進(jìn)彳丁鉆孔、鎊窩，完成一次制孔；
B6)將主機(jī)器人末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)至锪窩檢測(cè)工位對(duì)該孔進(jìn)行锪窩檢測(cè)。
[0008]B7)送釘系統(tǒng)選擇相應(yīng)