專(zhuān)利名稱(chēng)：大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及船板的加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
水火彎板無(wú)模成形技術(shù)是造船工業(yè)中應(yīng)用廣泛的關(guān)鍵技術(shù)，它是造船生產(chǎn)中技術(shù)性強(qiáng)、難度大、影響因素多、操作技藝難以掌握的手工工藝。該工藝就是通過(guò)在鋼板表面進(jìn)行局部熱膨脹后的冷縮，從而使鋼板達(dá)預(yù)期的形狀。具體說(shuō)來(lái)，首先把大體為矩形形狀的鋼板以長(zhǎng)邊為母線加工成筒形，然后在其邊緣(或者中心)進(jìn)行線狀加熱，加熱后立即噴水使之急驟收縮產(chǎn)生局部形變。通過(guò)多處的局部形變達(dá)到整體形變的目的，使鋼板形成所需要的三維曲面形狀。
船體外板按形狀可以大致分為兩類(lèi)帆形板(Concave Type)和鞍型板(Saddle Type)。它們的基本焰道分布情況和加工效果分別如圖1和圖2所示。圖中A部分都表示水火加工前僅僅經(jīng)過(guò)一次輥軋的情況，圖中B部分分別表示經(jīng)水火加工后的帆形板形狀和鞍型板形狀，圖中，L為需要水火加工的焰道線，R為輥軋時(shí)的輥軋線。
到目前為止，該項(xiàng)加工技術(shù)還必須依靠熟練工人的經(jīng)驗(yàn)，尺量目測(cè)，判斷是否已經(jīng)加工完成和尋找加工焰道的位置，因而具有以下不足之處首先，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界造船工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，縮短建造周期、提高造船質(zhì)量越來(lái)越成為迫切的需求。所以，憑手工來(lái)完成這個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，無(wú)論是質(zhì)量上還是速度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代造船生產(chǎn)的需要。
其次，水火彎板加工作業(yè)是工人在高溫、高壓、易爆等惡劣環(huán)境下進(jìn)行的一項(xiàng)復(fù)雜而繁重的勞動(dòng)。這種工作環(huán)境不僅對(duì)工人的健康不利，而且容易使工人在疲勞或厭煩的情況下發(fā)生誤操作，難以保證成品率。
最后，目前在船體建造過(guò)程中，鋼板彎曲加工之前的船體設(shè)計(jì)、放樣、展開(kāi)、號(hào)料、切割均實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，其后的裝配、焊接均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和流水線化，只有鋼板加工這一環(huán)節(jié)仍靠手工。水火彎板加工過(guò)程已經(jīng)成為造船工業(yè)中影響造船速度和質(zhì)量的一個(gè)“瓶頸”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為解決已有的水火彎板工藝必須依靠熟練工人的經(jīng)驗(yàn)所帶來(lái)的不足之處，提出一種大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法；將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到水火彎板工藝中，使水火彎板工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本發(fā)明能夠按照水火成形加工工藝的要求，控制機(jī)器人完成對(duì)大型復(fù)雜曲面鋼板的水火加工，可大大提高生產(chǎn)速度、縮短造船周期、提高造船質(zhì)量和降低造船成本。
本發(fā)明提出的一種大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法，用于加工如圖1所示的帆形板，包括定位、整板測(cè)量、比較和加工四個(gè)步驟，分別說(shuō)明如下1)定位將機(jī)器人依次運(yùn)動(dòng)到被加工的矩形鋼板的四個(gè)頂點(diǎn)附近的定位點(diǎn)位置，同時(shí)記錄下該定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，進(jìn)而通過(guò)四個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)值確定鋼板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置；2)整板測(cè)量根據(jù)已經(jīng)定位過(guò)的鋼板位置信息確定鋼板的整板測(cè)量方案，再通過(guò)整板測(cè)量獲得鋼板的曲面形狀；3)比較將鋼板當(dāng)前的曲面形狀與目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，判斷是否已經(jīng)吻合，如果吻合就結(jié)束當(dāng)前鋼板的加工；否則，轉(zhuǎn)向步驟4)；4)根據(jù)加工工藝參數(shù)進(jìn)行加工機(jī)器人將首先通過(guò)測(cè)量包括與焰道有交點(diǎn)的邊來(lái)獲取該交點(diǎn)的實(shí)際位置及該交點(diǎn)附近的局部鋼板形狀，進(jìn)而按加工工藝參數(shù)中焰道與該邊的夾角計(jì)算該焰道的位置，再通過(guò)沿計(jì)算出的該焰道位置的仿形測(cè)量獲得該焰道的實(shí)際位置；控制機(jī)械手按照一定的時(shí)間要求和指定的軌跡勻速行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工。加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
步驟4)中所說(shuō)的的工藝參數(shù)是由造船工藝方面的成熟軟件生成或由工藝技術(shù)人員提供，不屬本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容。
本發(fā)明還提出一種大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法，用于加工如圖2所示的鞍形板，包括定位、整板測(cè)量、比較和加工四個(gè)步驟，分別說(shuō)明如下前三步與上述用于帆型板的方法相同；4)根據(jù)加工工藝參數(shù)進(jìn)行加工機(jī)器人人將首先通過(guò)測(cè)量與輥軋線相交的兩條邊和中間一條線，再按加工工藝參數(shù)中加工線與所述三條線的交點(diǎn)在各自曲線上的位置計(jì)算得到這些交點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而通過(guò)擬合計(jì)算得到加工線的位置，通過(guò)測(cè)量該加工線，得到焰道的實(shí)際位置，控制機(jī)械手按照一定的時(shí)間要求和指定的軌跡勻速行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工；加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
本發(fā)明的方法對(duì)加工末端可在加工范圍(具體范圍與欲加工的鋼板大小和形狀有關(guān))內(nèi)運(yùn)動(dòng)且可測(cè)量板上任意點(diǎn)坐標(biāo)位置的常用的工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)均適用。
本發(fā)明的特點(diǎn)及效果本發(fā)明是針對(duì)于大型船舶的外船板水火加工而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用了大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工的技術(shù)。由于工藝技術(shù)原因，加工數(shù)據(jù)均是針對(duì)于平面鋼板的。而實(shí)際加工的鋼板基本都經(jīng)過(guò)了輥軋成形，初步具有了一定的筒形曲面。在實(shí)際加工過(guò)程中，鋼板又在不斷扭曲、變形。本發(fā)明的采用了用局部測(cè)量來(lái)引導(dǎo)加工的方法解決了這個(gè)問(wèn)題。最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形狀、不同大小和不同厚度船體外板的機(jī)器人自動(dòng)水火成型加工。本發(fā)明可以大大提高船板加工的質(zhì)量和速度、縮短造船周期、提高船板加工的成品率、降低造船成本，以及提高船板加工流水線的整體性能。因此對(duì)現(xiàn)代造船業(yè)有重要意義。


圖1為帆型板的水火加工示意圖。
圖2為鞍型板的水火加工示意圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例所采用的智能機(jī)器人的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1的控制方法的流程圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例1的整板測(cè)量路線示意6為本發(fā)明的實(shí)施例1的工藝平面圖紙示意7為本發(fā)明的實(shí)施例1的焰道定位方案圖8為本發(fā)明的實(shí)施例2的工藝平面圖紙示意9為本發(fā)明的實(shí)施例2的焰道定位方案具體實(shí)施方式
本發(fā)明的大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明的實(shí)施例是基于如圖3所示結(jié)構(gòu)的機(jī)器人的基礎(chǔ)之上的。該機(jī)器人為龍門(mén)架式結(jié)構(gòu)，如圖5所示。包括由兩條平行X方向?qū)к?1、12，分別設(shè)置在兩導(dǎo)軌11、12上可在導(dǎo)軌上移動(dòng)的兩支架21、22，其中一支架22上安裝有控制機(jī)柜6，控制機(jī)柜6中裝有本發(fā)明的機(jī)器人控制系統(tǒng)；由兩端分別固定在兩支架21、22上橫跨X方向?qū)к?1、12的Y方向?qū)к?組成龍門(mén)架式結(jié)構(gòu)。在龍門(mén)架的Y方向?qū)к?上設(shè)置有一Z方向?qū)к?1，在Z方向?qū)к?1上安裝有平行于Z方向?qū)к壍腪’導(dǎo)軌42和固定在Z方向?qū)к?1的末端上可沿Y-Z平面上旋轉(zhuǎn)的θ軸5，在θ軸5上安裝有平行于X方向?qū)к壍腦’導(dǎo)軌13，X’導(dǎo)軌13上安裝有主、副兩組焰槍加工裝置61、62及其它加工裝置(圖中未示出)，其中副焰槍62可沿X’導(dǎo)軌13移動(dòng)。Z’導(dǎo)軌42末端裝有一套測(cè)量裝置(激光測(cè)距儀)7；Z’導(dǎo)軌僅僅用于在加工時(shí)將激光測(cè)距儀提升，避免加工火焰產(chǎn)生的高溫對(duì)激光測(cè)距儀產(chǎn)生傷害。上述的Z’導(dǎo)軌42、θ軸5、X’導(dǎo)軌13以及加工裝置和測(cè)量裝置組成機(jī)械手。由兩個(gè)分別安裝在導(dǎo)軌11、12上面的伺服電機(jī)14、15使龍門(mén)架式結(jié)構(gòu)機(jī)器人沿兩條平行導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)X方向的運(yùn)動(dòng)；由安裝在導(dǎo)軌3上面的伺服電機(jī)31使Z方向?qū)к?1和機(jī)械手沿導(dǎo)軌3實(shí)現(xiàn)Y方向的運(yùn)動(dòng)；由安裝在導(dǎo)軌41上面的伺服電機(jī)43使機(jī)械手沿導(dǎo)軌41實(shí)現(xiàn)Z方向的運(yùn)動(dòng)；由安裝在θ軸5上面的伺服電機(jī)51使機(jī)械手圍繞θ軸5實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由安裝在Z’導(dǎo)軌42上面的步進(jìn)電機(jī)44使激光測(cè)距儀沿導(dǎo)軌42實(shí)現(xiàn)Z方向的運(yùn)動(dòng)；由安裝在X’導(dǎo)軌13上面的步進(jìn)電機(jī)16使副焰槍加工裝置沿導(dǎo)軌13實(shí)現(xiàn)X方向的運(yùn)動(dòng)。
實(shí)施例1結(jié)合如圖3所示的機(jī)器人實(shí)施例結(jié)構(gòu)對(duì)帆形板加工的流程如圖4所示，包括以下步驟(1)定位在該機(jī)器人系統(tǒng)中，設(shè)定在各個(gè)伺服電機(jī)碼盤(pán)值均為0，且步進(jìn)電機(jī)44使激光測(cè)距儀沿導(dǎo)軌42沿Z方向運(yùn)動(dòng)到最下方的時(shí)候，激光測(cè)距儀激光發(fā)射點(diǎn)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。將機(jī)器人依次運(yùn)動(dòng)到矩形鋼板內(nèi)的四個(gè)頂點(diǎn)附近(一般距離相鄰的兩個(gè)邊都為20-30mm左右，有一定的選擇范圍，不用精確定值)的定位點(diǎn)位置，同時(shí)記錄下該定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，結(jié)合本實(shí)施例的機(jī)器人，則當(dāng)需要定位一個(gè)定位點(diǎn)的時(shí)候，首先控制伺服電機(jī)14、15、31，將機(jī)器人的測(cè)量部件(激光測(cè)距儀)移動(dòng)到定位點(diǎn)的正上方，然后再控制電機(jī)43、44將激光測(cè)距儀下降到適當(dāng)位置，使鋼板進(jìn)入到其距離測(cè)量范圍，進(jìn)而讀取激光測(cè)距儀激光發(fā)射點(diǎn)當(dāng)前在X、Y、Z方向上的坐標(biāo)值(可分別從伺服電機(jī)15、31、43的碼盤(pán)值獲得)和激光測(cè)距儀的測(cè)量值。激光所打到的定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(x，y，z)中，x、y直接等于當(dāng)前激光測(cè)距儀激光發(fā)射點(diǎn)在X、Y方向上的坐標(biāo)值，z等于當(dāng)前激光測(cè)距儀激光發(fā)射點(diǎn)在Z方向上的坐標(biāo)值和激光測(cè)距儀的測(cè)量值的和。這樣便可以通過(guò)四個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)值確定鋼板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置；(2)整板測(cè)量本實(shí)施例采用了如圖5所示的整板測(cè)量方案。圖5中，板的四個(gè)邊為S1、S2、S3和S4，實(shí)線M1、M2、M3是測(cè)量過(guò)程，虛線b1、b2是空走(粗虛線b2表示的是一個(gè)沿原路返回的過(guò)程，實(shí)際上它是與實(shí)線相重合的，只是為了區(qū)別起見(jiàn)才將其做了偏轉(zhuǎn))。測(cè)量軌跡如圖中箭頭所示。首先，從起點(diǎn)S開(kāi)始，測(cè)量近端的邊S4，行走路線為M1，當(dāng)機(jī)器人從鋼板表面向外經(jīng)過(guò)邊沿時(shí)，激光的反饋面就由鋼板的表面變成了地面，因此激光測(cè)量?jī)x測(cè)得的距離就會(huì)發(fā)生一個(gè)跳躍式的變化(對(duì)于加工的鋼板，一般都要求被墊起來(lái)一些)，記錄測(cè)量距離跳變前一個(gè)位置的坐標(biāo)，本實(shí)施例設(shè)定這個(gè)位置就是鋼板的邊沿；然后，從靠近測(cè)量?jī)x的一邊S3開(kāi)始(避免折回過(guò)程)，走“弓”字形的多條測(cè)量路徑M2；測(cè)量完鋼板表面后，從靠近測(cè)量?jī)x的一端(可能是S3，也可能是S1)開(kāi)始，測(cè)量遠(yuǎn)端短邊S2，行走路線為M3。之所以多了一個(gè)“沿原路返回”的冗余過(guò)程，目的是避免測(cè)量?jī)x在鋼板外部行走，防止發(fā)生碰撞。為了保證安全，以犧牲一定的效率為代價(jià)。根據(jù)規(guī)劃好的軌跡，控制伺服電機(jī)14、15、31，并自動(dòng)調(diào)節(jié)伺服電機(jī)43，使鋼板始終在激光測(cè)距儀的測(cè)量范圍內(nèi)，并按照一定的采樣密度進(jìn)行采樣，進(jìn)而獲得鋼板表面上若干離散點(diǎn)的三維坐標(biāo)。然后根據(jù)整板采樣仿形測(cè)量所記錄的數(shù)據(jù)，擬合鋼板的曲面形狀。對(duì)于擬合的方法，可以參照有關(guān)的文獻(xiàn)中的一般方法。
(3)比較將鋼板當(dāng)前的曲面形狀與目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，判斷是否已經(jīng)吻合，如果吻合就結(jié)束當(dāng)前鋼板的加工；否則，轉(zhuǎn)向步驟4)。
(4)根據(jù)加工工藝平面圖紙給定的參數(shù)進(jìn)行加工由工藝參數(shù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)(為造船工藝方面的成熟軟件)生成加工工藝參數(shù)，一般以加工工藝平面圖紙的形式給出，加工的工藝參數(shù)是根據(jù)鋼板當(dāng)前的形狀和目標(biāo)形狀來(lái)決定的，一個(gè)典型的帆型板工藝平面圖紙如圖6所示，它的一般性特點(diǎn)是焰道L分布在輥軋線R的兩邊，且焰道L均有一個(gè)端點(diǎn)在鋼板的邊緣上面，V1、V2、V3和V4為帆型板的四個(gè)頂點(diǎn)。對(duì)于某一條焰道的定位，如圖7所示，先根據(jù)工藝平面圖紙參數(shù)求出加工焰道在邊緣上的端點(diǎn)G在該鋼板側(cè)邊上和參照點(diǎn)(參照點(diǎn)一般為該側(cè)邊兩端的兩個(gè)頂點(diǎn)中的一個(gè)，如V1)的相對(duì)位置，然后通過(guò)沿邊界進(jìn)行的折線測(cè)量運(yùn)動(dòng)，從而找到參照點(diǎn)V1的實(shí)際位置和焰道在邊沿上的端點(diǎn)G的實(shí)際位置，由于測(cè)量和擬合的誤差，擬合出的底邊S4和側(cè)邊S1可能沒(méi)有交點(diǎn)，但是可以它們?cè)诘灼矫嫔厦娴耐队坝薪稽c(diǎn)，則V1(x1，y1，z1)的坐標(biāo)值x1和y1可以采用投影交點(diǎn)在X、Y方向上的坐標(biāo)值，z1采用兩條曲線上相應(yīng)點(diǎn)在Z方向上的坐標(biāo)值的平均值；加上頂點(diǎn)V1計(jì)算值重新擬合側(cè)邊S1，G的坐標(biāo)值可以通過(guò)其在加工圖紙中沿邊到頂點(diǎn)V1的距離在新擬合出的側(cè)邊S1上計(jì)算得到；進(jìn)而根據(jù)焰道在加工圖紙中與側(cè)邊S1的夾角確定焰道在實(shí)際鋼板上的方向和計(jì)算出理論上的直線焰道軌跡方程和起點(diǎn)位置，由于實(shí)際生產(chǎn)中鋼板曲面變化比較平緩，小的局部?jī)?nèi)可以看成平面，這個(gè)平面可以通過(guò)在測(cè)量邊沿的時(shí)候確定合適的3個(gè)點(diǎn)來(lái)獲得。在實(shí)際加工以前，先從理論的焰道起點(diǎn)沿計(jì)算出的焰道軌跡進(jìn)行仿形測(cè)量一遍，以獲取實(shí)際的焰道形狀并進(jìn)行實(shí)際加工的軌跡規(guī)劃。然后按照一定的時(shí)間要求沿著規(guī)劃好的軌跡行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工。
加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
實(shí)施例2結(jié)合如圖3所示的機(jī)器人實(shí)施例結(jié)構(gòu)對(duì)鞍形板加工的流程如圖4所示(1)定位與實(shí)施例1的(1)相同。
(2)整板測(cè)量與實(shí)施例1的(2)相同。
(3)比較與實(shí)施例1的(3)相同。
(4)根據(jù)加工工藝平面圖紙給定的參數(shù)進(jìn)行加工由工藝工藝技術(shù)人員提供加工工藝參數(shù)，一般以加工工藝平面圖紙的形式給出，加工的工藝參數(shù)是根據(jù)鋼板當(dāng)前的形狀和目標(biāo)形狀來(lái)決定的，一個(gè)典型的鞍型板工藝平面圖紙如圖8所示，它的一般性特點(diǎn)是要加工的焰道L分布在鋼板內(nèi)部，相對(duì)輥軋線R對(duì)稱(chēng)，且分為若干個(gè)組，一組焰道分布在一條加工曲線P上面，V1、V2、V3和V4為鞍型板的四個(gè)頂點(diǎn)。本實(shí)施例定位方案如圖9所示。它將加工線P與兩個(gè)側(cè)邊S1、S3和輥軋線R的交點(diǎn)D、F、E作為定位點(diǎn)；首先如圖9所示通過(guò)測(cè)量底邊S4、頂邊S2和中間的一條線S5，獲得兩個(gè)側(cè)邊S1、S3和輥軋線R各自的兩個(gè)端點(diǎn)和中間一點(diǎn)，分別為側(cè)邊S1的V1，V3和V5，側(cè)邊S3的V2，V4和V6，輥軋線R的V7，V9和V8。從而分別用拋物線擬合求得這3條曲線的方程(試驗(yàn)證明，用拋物線擬合可以獲得較小的誤差，同時(shí)，由于實(shí)際測(cè)量的三個(gè)點(diǎn)是三維空間中的點(diǎn)，不能直接用平面拋物線的方程擬合，但還是可以通過(guò)先將獲得的三點(diǎn)通過(guò)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和平移使其到一個(gè)新坐標(biāo)系的坐標(biāo)平面中去以簡(jiǎn)化拋物線的方程。如果擬合所用的3個(gè)點(diǎn)共線，則直接采用該直線作為擬合出的曲線，)，進(jìn)而可以通過(guò)加工圖紙中定位點(diǎn)D、E、F在各自線段上的位置確定出定位點(diǎn)D、E、F的實(shí)際坐標(biāo)位置。利用定位點(diǎn)D、E、F的實(shí)際坐標(biāo)位置同樣用拋物線擬合求得加工線P的理論方程，機(jī)器人就可以進(jìn)行沿計(jì)算出的加工線P的理論方程進(jìn)行仿形測(cè)量，獲得實(shí)際的加工線。從而可以根據(jù)加工工藝平面圖紙給定的焰道在加工線P上的相對(duì)位置，推算出焰道的實(shí)際位置，從而確定焰道的加工路徑并進(jìn)行實(shí)際加工的軌跡規(guī)劃。然后按照一定的時(shí)間要求沿著規(guī)劃好的軌跡行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工。加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法，用于加工帆形板，包括定位、整板測(cè)量、比較和加工四個(gè)步驟，分別說(shuō)明如下1)定位將機(jī)器人依次運(yùn)動(dòng)到被加工的矩形鋼板的四個(gè)頂點(diǎn)附近的定位點(diǎn)位置，同時(shí)記錄下該定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，進(jìn)而通過(guò)四個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)值確定鋼板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置；2)整板測(cè)量根據(jù)已經(jīng)定位過(guò)的鋼板位置信息通過(guò)整板采樣測(cè)量獲得鋼板的整板曲面形狀；3)比較將鋼板當(dāng)前的曲面形狀與目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，判斷是否已經(jīng)吻合，如果吻合就結(jié)束當(dāng)前鋼板的加工；否則轉(zhuǎn)向步驟4)；4)根據(jù)加工工藝參數(shù)進(jìn)行加工機(jī)器人將首先通過(guò)測(cè)量包括與焰道有交點(diǎn)的邊來(lái)獲取該交點(diǎn)的實(shí)際位置及該交點(diǎn)附近的局部鋼板形狀，進(jìn)而按加工工藝參數(shù)中焰道與該邊的夾角計(jì)算該焰道的位置，再通過(guò)沿計(jì)算出的該焰道位置的仿形測(cè)量獲得該焰道的實(shí)際位置；控制機(jī)械手按照一定的時(shí)間要求和指定的軌跡勻速行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工。加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
2.一種大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人控制方法，用于加工鞍形板，包括定位、整板測(cè)量、比較和加工四個(gè)步驟，分別說(shuō)明如下1)定位將機(jī)器人依次運(yùn)動(dòng)到被加工的矩形鋼板的四個(gè)頂點(diǎn)附近的定位點(diǎn)位置，同時(shí)記錄下該定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，進(jìn)而通過(guò)四個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)值確定鋼板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置；2)整板測(cè)量根據(jù)已經(jīng)定位過(guò)的鋼板位置信息通過(guò)測(cè)量獲得鋼板的曲面形狀；3)比較將鋼板當(dāng)前的曲面形狀與目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，判斷是否已經(jīng)吻合，如果吻合就結(jié)束當(dāng)前鋼板的加工；否則，轉(zhuǎn)向步驟4)；4)根據(jù)加工工藝參數(shù)進(jìn)行加工機(jī)器人將首先通過(guò)測(cè)量與輥軋線相交的兩條邊和中間一條線，再按加工工藝參數(shù)中加工線與所述三條線的交點(diǎn)在各自曲線上的位置計(jì)算得到這些交點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而通過(guò)擬合計(jì)算得到加工線的位置，通過(guò)測(cè)量該加工線，得到焰道的實(shí)際位置，控制機(jī)械手按照一定的時(shí)間要求和指定的軌跡勻速行走，同時(shí)控制氣、水閥門(mén)和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)進(jìn)行加工；加工過(guò)程完畢后，轉(zhuǎn)向步驟2)繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)數(shù)值控制領(lǐng)域，特別涉及大型復(fù)雜曲面鋼板水火加工智能機(jī)器人的控制方法，包括確定四個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)值，并通過(guò)其確定鋼板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置；測(cè)量整板以獲得鋼板的曲面形狀；將鋼板當(dāng)前的曲面形狀與目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，判斷是否已經(jīng)吻合，如果吻合就結(jié)束當(dāng)前鋼板的加工；否則根據(jù)加工工藝參數(shù)先進(jìn)行局部測(cè)量和計(jì)算來(lái)尋找加工焰道的實(shí)際位置，然后控制機(jī)械手按照一定的時(shí)間要求和指定的軌跡勻速行走，同時(shí)控制加工設(shè)備進(jìn)行加工，完成此次加工后轉(zhuǎn)向測(cè)量整板繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明能夠按照水火成形加工工藝的要求，控制機(jī)器人完成對(duì)大型復(fù)雜曲面鋼板的水火加工?？纱蟠筇岣呱a(chǎn)速度、縮短造船周期、提高造船質(zhì)量和降低造船成本。
文檔編號(hào)B25J13/00GK1544177SQ20031011552
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者楊澤紅, 趙雁南, 左錦宇, 鄭大念, 王家廞, 賈培發(fā), 慕強(qiáng), 操先良, 李 杰, 郝悍勇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)