一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光切割系統(tǒng)，特別涉及一種三維激光切割系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維激光切割在汽車(chē)、航空航天、船舶等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，是板材加工、關(guān)鍵零部件加工的主要手段，具有精度高、速度快等特點(diǎn)，其切割的熱影響區(qū)域小，切口平滑無(wú)毛刺，具有柔性和靈活的特點(diǎn)，適合復(fù)雜形狀的切割。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人和三維激光切割技術(shù)的結(jié)合成為必然趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的編程和控制，實(shí)現(xiàn)切割的規(guī)劃和自動(dòng)執(zhí)行，顯著提高了切割的速度和效率，機(jī)器人三維激光切割系統(tǒng)成為金屬板材，以及其他特殊新材料精密切割的必然發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]基于示教編程的三維激光切割方法，由于三維軌跡復(fù)雜，造成了工作量大，且精度難以保證；基于離線編程的三維激光切割方法提高了切割的精度和效率，得到了廣泛的應(yīng)用，但其存在著如何將數(shù)模坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有基于示教編程的三維激光切割方法自動(dòng)化程度低、精度難以保障，以及基于離線編程的三維激光切割方法存在的需將數(shù)模坐標(biāo)系通過(guò)人工方式轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系的問(wèn)題，提供一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)，包括上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視覺(jué)傳感器、工業(yè)機(jī)器人、激光器、激光切割頭及冷卻裝置，其中:
[0006]上位機(jī)系統(tǒng):用于獲取視覺(jué)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)測(cè)量計(jì)算結(jié)果以及切割對(duì)象的三維模型對(duì)機(jī)器人的切割軌跡進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)建立數(shù)模坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并反饋給工業(yè)機(jī)器人，同時(shí)根據(jù)切割對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)切割工藝參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)激光器、切割頭的參數(shù)進(jìn)行管理和設(shè)置；
[0007]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對(duì)視覺(jué)傳感器、切割頭、激光器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用于反饋給上位機(jī)系統(tǒng)；
[0008]視覺(jué)傳感器，用于采集切割對(duì)象的圖像信息，并反饋給上位機(jī)，并對(duì)切割對(duì)象進(jìn)行三維定位；
[0009]工業(yè)機(jī)器人:用于執(zhí)行上位機(jī)系統(tǒng)所發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令；
[0010]激光器:為激光的發(fā)生裝置；
[0011]激光切割頭:安裝在機(jī)器人的末端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)切割對(duì)象的切割作業(yè)；
[0012]冷卻裝置:對(duì)切割后的部位及時(shí)進(jìn)行冷卻；
[0013]所述視覺(jué)傳感器、激光切割器、激光器、冷卻裝置通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接在上位機(jī)系統(tǒng)上，所述上位機(jī)系統(tǒng)還與工業(yè)機(jī)器人相連接。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型通過(guò)將視覺(jué)傳感器采集到的三維位姿與數(shù)模坐標(biāo)下的切割軌跡相結(jié)合，得到機(jī)器人坐標(biāo)下的切割軌跡，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)切割對(duì)象的自動(dòng)三維定位，提高了切割精度和效率，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切割軌跡從數(shù)模坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，能夠自動(dòng)軌跡規(guī)劃和切割工藝參數(shù)規(guī)劃等過(guò)程，能夠有效提高切割的效率和精度。本實(shí)用新型可用于激光切割中。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示的一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視覺(jué)傳感器、工業(yè)機(jī)器人、激光器、激光切割頭及冷卻裝置，其中:
[0018]上位機(jī)系統(tǒng):用于獲取視覺(jué)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)測(cè)量計(jì)算結(jié)果以及切割對(duì)象的三維模型對(duì)機(jī)器人的切割軌跡進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)建立數(shù)模坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系ads的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并反饋給工業(yè)機(jī)器人，同時(shí)根據(jù)切割對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)切割工藝參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)激光器、切割頭的參數(shù)進(jìn)行管理和設(shè)置；
[0019]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對(duì)視覺(jué)傳感器、切割頭、激光器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用于反饋給上位機(jī)系統(tǒng)；
[0020]視覺(jué)傳感器，用于采集切割對(duì)象的圖像信息，并反饋給上位機(jī)，并對(duì)切割對(duì)象進(jìn)行三維定位；
[0021]工業(yè)機(jī)器人:用于執(zhí)行上位機(jī)系統(tǒng)所發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令；
[0022]激光器:為激光的發(fā)生裝置；
[0023]激光切割頭:安裝在機(jī)器人的末端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)切割對(duì)象的切割作業(yè)；
[0024]冷卻裝置:對(duì)切割后的部位及時(shí)進(jìn)行冷卻；
[0025]所述視覺(jué)傳感器、激光切割器、激光器、冷卻裝置通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接在上位機(jī)系統(tǒng)上，所述上位機(jī)系統(tǒng)還與工業(yè)機(jī)器人相連接。
[0026]如圖2所示的本實(shí)用新型的工作流程:包括下步驟:
[0027]步驟S10，切割軌跡離線規(guī)劃與仿真驗(yàn)證；具體包括，根據(jù)步驟Sll上位機(jī)系統(tǒng)建立切割對(duì)象的三維模型，基于得到的三維模型，離線規(guī)劃得到切割軌跡S12，繼而對(duì)軌跡進(jìn)行仿真驗(yàn)證S13，若未通過(guò)仿真驗(yàn)證，則對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)S14，直到通過(guò)仿真驗(yàn)證，從而得到在數(shù)模坐標(biāo)系下的切割軌跡S15 ;
[0028]步驟S20，切割工藝參數(shù)離線規(guī)劃；具體包括，根據(jù)切割對(duì)象的材料等信息S21，建立切割工藝模型S22，根據(jù)工藝模型得到切割的相關(guān)工藝參數(shù)S23 ；
[0029]步驟S30，切割對(duì)象檢測(cè)與定位；具體包括，視覺(jué)傳感器采集到切割對(duì)象圖像數(shù)據(jù)S31，同時(shí)對(duì)視覺(jué)傳感器進(jìn)行標(biāo)定S32，從而得到切割對(duì)象在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維位姿S33 ;
[0030]步驟S40，機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割；具體包括，根據(jù)機(jī)器人和視覺(jué)傳感器的安裝位置關(guān)系，將切割對(duì)象在相機(jī)坐標(biāo)系下的三維位姿S33轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系下，進(jìn)而將數(shù)模坐標(biāo)下的切割軌跡轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)系下的切割軌跡S41 ;
[0031]機(jī)器人坐標(biāo)系下的切割軌跡S41與步驟S20得到切割工藝參數(shù)，發(fā)送給機(jī)器人控制器、激光器控制器、切割頭控制器S42，系統(tǒng)按照得到的切割軌跡、切割參數(shù)指令自動(dòng)執(zhí)行三維激光切割過(guò)程S43，直到切割過(guò)程結(jié)束S44。
[0032]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，在本實(shí)用新型公開(kāi)的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視覺(jué)傳感器、工業(yè)機(jī)器人、激光器、激光切割頭及冷卻裝置，其中: 上位機(jī)系統(tǒng):用于獲取視覺(jué)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)測(cè)量計(jì)算結(jié)果以及切割對(duì)象的三維模型對(duì)機(jī)器人的切割軌跡進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)建立數(shù)模坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并反饋給工業(yè)機(jī)器人，同時(shí)根據(jù)切割對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)切割工藝參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)激光器、切割頭的參數(shù)進(jìn)行管理和設(shè)置； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于對(duì)視覺(jué)傳感器、切割頭、激光器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用于反饋給上位機(jī)系統(tǒng)； 視覺(jué)傳感器，用于采集切割對(duì)象的圖像信息，并反饋給上位機(jī)，并對(duì)切割對(duì)象進(jìn)行三維定位; 工業(yè)機(jī)器人:用于執(zhí)行上位機(jī)系統(tǒng)所發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令； 激光器:為激光的發(fā)生裝置； 激光切割頭:安裝在機(jī)器人的末端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)切割對(duì)象的切割作業(yè)； 冷卻裝置:對(duì)切割后的部位及時(shí)進(jìn)行冷卻； 所述視覺(jué)傳感器、激光切割器、激光器、冷卻裝置通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接在上位機(jī)系統(tǒng)上，所述上位機(jī)系統(tǒng)還與工業(yè)機(jī)器人相連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了激光切割領(lǐng)域內(nèi)的一種機(jī)器人三維激光自動(dòng)切割系統(tǒng)，該切割系統(tǒng)包括上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視覺(jué)傳感器、工業(yè)機(jī)器人、激光器、激光切割頭及冷卻裝置，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)切割對(duì)象的自動(dòng)三維定位，提高了切割精度和效率，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切割軌跡從數(shù)模坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，能夠自動(dòng)軌跡規(guī)劃和切割工藝參數(shù)規(guī)劃等過(guò)程，能夠有效提高切割的效率和精度，可用于激光切割中。
【IPC分類(lèi)】B23K26-70, B23K26-08, B23K26-38, B25J13-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204603570
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520153620
【發(fā)明人】王鵬, 詹岑, 李建明, 朱俊
【申請(qǐng)人】江蘇長(zhǎng)江重工科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年3月18日