曲面零件的加工方法及曲面零件的加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及曲面零件的加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大尺寸曲面零件的加工方法及曲面零件的加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對于大尺寸的曲面零件的孔加工方式，普遍為采用CNC鉆孔加工或者人工鉆孔，可是，若采用CNC鉆孔加工，則存在機(jī)床占地面積大、成本高的問題；若采用人工加工，則存在效率低、精度差的問題。另外，也有部分人員采用機(jī)器人加工方式，但是，目前的機(jī)器人加工方式存在定位誤差大、批量工件重復(fù)加工精度不高的問題，以致曲面零件的制孔加工的同軸精度較差，從而使到已加工的曲面零件出現(xiàn)難以準(zhǔn)確裝配的問題。
[0003]因此，有必要提供一種技術(shù)手段以解決上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供曲面零件的加工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在機(jī)器人加工方式時(shí)存在定位誤差大、批量工件重復(fù)加工精度不高以致出現(xiàn)曲面零件的制孔加工的同軸精度較差的問題，保證曲面零件能夠準(zhǔn)確裝配。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，曲面零件的加工方法，包括以下步驟:
[0006]S101、準(zhǔn)備待加工的曲面零件，所述曲面零件具有至少一個(gè)加工面，并于所述加工面上設(shè)定用以對所述加工面進(jìn)行加工的加工方向；
[0007]S102、設(shè)置一供所述曲面零件?？糠胖玫牡谝环胖脜^(qū)；
[0008]S103、將所述曲面零件設(shè)于所述第一放置區(qū)上；
[0009]S104、準(zhǔn)備用以對所述曲面零件進(jìn)行加工的機(jī)器人，設(shè)置所述機(jī)器人包括機(jī)器人本體以及用以控制所述機(jī)器人本體工作的控制單元，使所述機(jī)器人本體上配設(shè)有用以執(zhí)行加工指令的執(zhí)行器，設(shè)置所述執(zhí)行器包括主軸及加工刀具，使所述加工刀具設(shè)于所述主軸上，使所述控制單元配置有機(jī)器人算法模型；
[0010]S105、設(shè)置一供所述機(jī)器人安裝設(shè)置的第二放置區(qū)，并使所述第二放置區(qū)靠近于所述第一放置區(qū)；
[0011]S106、將所述機(jī)器人沿所述加工面的加工方向移動(dòng)設(shè)于所述第二放置區(qū)上；
[0012]S107、于所述主軸上設(shè)置用以標(biāo)識(shí)界定所述機(jī)器人的移動(dòng)位置相對于理論位姿值的位姿偏差的位姿標(biāo)定塊，使所述位姿標(biāo)定塊的中心線與所述主軸的中心線垂直相交；
[0013]S108、于所述第二放置區(qū)上設(shè)置一用于掃描獲取被測對象的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)并可對該三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及特征自動(dòng)拼接的三維掃描裝置，使所述三維掃描裝置移動(dòng)設(shè)于所述第二放置區(qū)上，且設(shè)定所述三維掃描裝置的定位位置；
[0014]S109、準(zhǔn)備一用以發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)的上位機(jī)，并使所述上位機(jī)分別與所述控制單元、所述三維掃描裝置電連接。
[0015]S110、于所述上位機(jī)上配設(shè)有可對所述曲面零件進(jìn)行模型仿真分析的模型仿真分析軟件，并通過所述模型仿真分析軟件得出所述曲面零件的加工位置頂點(diǎn)法向量，再根據(jù)所述機(jī)器人算法模型將所述頂點(diǎn)法向量轉(zhuǎn)換為可以用于控制所述機(jī)器人對所述曲面零件進(jìn)行加工的位姿坐標(biāo)理論值；
[0016]S111、標(biāo)定所述位姿標(biāo)定塊相對于所述加工刀具的中心點(diǎn)的位置關(guān)系，以通過所述位姿標(biāo)定塊的位姿值對應(yīng)得到所述加工刀具下刀時(shí)的位姿值；
[0017]S112、通過所述控制單元控制所述機(jī)器人移至所述加工面上的加工區(qū)域；
[0018]S113、通過所述上位機(jī)根據(jù)所述位姿坐標(biāo)理論值對所述機(jī)器人上的所述加工刀具的法向量進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)整；
[0019]S114、使所述三維掃描裝置掃描所述位姿標(biāo)定塊，并將掃描得到的圖像數(shù)據(jù)傳至所述上位機(jī)；
[0020]S115、通過所述上位機(jī)的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向建模及數(shù)據(jù)分析，以得出所述位姿標(biāo)定塊的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并將該三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)定義為實(shí)際值，且根據(jù)所述實(shí)際值與所述理論值之間的差值得出實(shí)際位姿誤差，以對應(yīng)得出所述執(zhí)行器當(dāng)前的實(shí)際位姿誤差；
[0021]S116、通過所述上位機(jī)根據(jù)所述實(shí)際位姿誤差對所述機(jī)器人的執(zhí)行器當(dāng)前的位姿坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償修正；
[0022]S117、通過所述控制單元控制所述機(jī)器人對所述加工面上對應(yīng)的加工區(qū)域進(jìn)行加工；
[0023]S118、重復(fù)步驟S112至步驟S117，直至所述加工面上的加工區(qū)域加工完成。
[0024]具體地，在步驟SllO中，包括:
[0025]參考點(diǎn)選取:于所述模型仿真分析軟件中，選取所述模擬刀具對所述曲面零件的模型的任一下刀點(diǎn)，并在以所述下刀點(diǎn)為圓心、半徑為r的圓周上選取三個(gè)間隔相等的參考點(diǎn)，r > O ；
[0026]頂點(diǎn)法向量計(jì)算:通過選取的三個(gè)所述參考點(diǎn)建立一平面，并通過所述模型仿真分析軟件計(jì)算所述平面的法線矢量，以對應(yīng)得出頂點(diǎn)法向量。
[0027]具體地，設(shè)置所述位姿標(biāo)定塊為長方體結(jié)構(gòu)，并使所述長方體結(jié)構(gòu)的長度、寬度及高度互不相等。
[0028]進(jìn)一步地，設(shè)置所述位姿標(biāo)定塊的長度為45-50mm、寬度為25_30mm、高度為15-20mmo
[0029]本發(fā)明的曲面零件的加工方法的技術(shù)效果為:通過設(shè)有機(jī)器人、位姿標(biāo)定塊、三維掃描裝置及上位機(jī)，由此，在加工前，可先通過上位機(jī)上配設(shè)的模型仿真分析軟件得出曲面零件的頂點(diǎn)法向量；再根據(jù)機(jī)器人算法模型轉(zhuǎn)換為可以用于控制機(jī)器人對曲面零件進(jìn)行加工的位姿坐標(biāo)理論值；標(biāo)定位姿標(biāo)定塊相對于加工刀具的中心點(diǎn)的位置關(guān)系，以通過位姿標(biāo)定塊的位姿值對應(yīng)得到加工刀具下刀時(shí)的位姿值；而加工時(shí)，便可使機(jī)器人移至加工區(qū)域；此時(shí)，先通過控制單元根據(jù)位姿坐標(biāo)理論值對機(jī)器人的加工刀具的姿態(tài)進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)，使三維掃描裝置掃描位姿標(biāo)定塊，以得出位姿標(biāo)定塊的實(shí)際值，然后根據(jù)實(shí)際值與理論值之間的差值得出機(jī)器人實(shí)際姿態(tài)誤差，并對應(yīng)得出執(zhí)行器當(dāng)前的實(shí)際姿態(tài)誤差；接著，通過控制單元根據(jù)實(shí)際偏轉(zhuǎn)誤差對機(jī)器人的執(zhí)行器當(dāng)前的位姿坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償修正；再接著，便可使機(jī)器人對加工面上對應(yīng)的加工區(qū)域進(jìn)行加工；完后，重復(fù)上述加工步驟，直至加工面上的加工區(qū)域加工完成。整個(gè)加工方法操作簡便，可有效提高機(jī)器人的位姿定位精度，并有利于提高批量曲面零件重復(fù)加工的精度；同時(shí)，還可保證經(jīng)補(bǔ)償后的加工刀具的刀軸矢量與曲面零件的曲面法向矢量一致，提高曲面零件的制孔加工的同軸精度，從而保證曲面零件的孔位的精確裝配。
[0030]本發(fā)明還提供曲面零件的加工設(shè)備，所述曲面零件具有至少一個(gè)加工面，所述加工面上設(shè)有用以對所述加工面進(jìn)行加工的加工方向，所述加工設(shè)備包括:
[0031]供所述曲面零件?？糠胖玫牡谝环胖脜^(qū)；
[0032]靠近于所述第一放置區(qū)的第二放置區(qū)；
[0033]用以對所述曲面零件進(jìn)行加工的機(jī)器人，所述機(jī)器人沿所述加工面的加工方向移動(dòng)設(shè)于所述第二放置區(qū)上，且所述機(jī)器人包括機(jī)器人本體以及用以控制所述機(jī)器人本體工作的控制單元，所述機(jī)器人本體上配設(shè)有用以執(zhí)行加工指令的執(zhí)行器，所述執(zhí)行器包括主軸及設(shè)于所述主軸上的加工刀具，所述控制單元配置有機(jī)器人算法模型；
[0034]用以標(biāo)識(shí)界定所述機(jī)器人的移動(dòng)位置相對于理論位姿值的位姿偏差的位姿標(biāo)定塊，所述位姿標(biāo)定塊設(shè)于所述主軸上，且所述位姿標(biāo)定塊的中心線與所述主軸的中心線垂直相交；
[0035]用于掃描獲取被測對象的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)并可對該三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及特征自動(dòng)拼接的三