ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

Полезная модель относится к роботизированным комплексам нового поколения для лазерной обработки и может быть использована в машиностроении и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением является технологическая головка роботизированного комплекса для лазерной закалки пресс-форм и штампов фирмы MATEX PM (Чехия), содержащая лазерную головку, а также систему контроля поверхности обрабатываемого изделия, состоящую из дистанционного лазерного термометра с приводом и блока управления (http://www.matexpm.com/en/).
Недостатком известной технологической головки является отсутствие системы компьютерного зрения, а также раздельное расположение системы контроля поверхности обрабатываемого изделия и лазерной головки, что требует участия оператора для осуществления контроля над процессом всего цикла обработки изделия.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности проведения всего цикла обработки изделия без участия оператора технологического оборудования.
Технический результат достигается тем, что в технологическую головку промышленного робота, содержащую лазерную головку, а также систему контроля поверхности обрабатываемого изделия, состоящую из дистанционного лазерного термометра с приводом и блока управления, согласно предлагаемой полезной модели, дополнительно введены кронштейн крепления навесного оборудования и система компьютерного зрения промышленного робота, включающая в себя лазерный 3D-сканер и лазерный дальномер, при этом кронштейн крепления навесного оборудования выполнен с возможностью совместного расположения на нем лазерной головки, системы компьютерного зрения промышленного робота и системы контроля поверхности обрабатываемого изделия, причем система компьютерного зрения представляет собой лазерную систему измерения поверхностного рельефа обрабатываемого изделия, выполненную с возможностью построения его трехмерной модели и последующей возможностью ее обработки системой управления промышленного робота.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемой технологической головки промышленного робота.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - манипулятор промышленного робота,
2 - кронштейн крепления навесного оборудования,
3 - дистанционный лазерный термометр (пирометр),
4 - лазерный дальномер,
5 - лазерная головка
6 - лазерный 3D-сканер,
7 - блок управления дистанционным лазерным термометром,
8 - привод дистанционного лазерного термометра.
Технологическая головка, расположенная на манипуляторе 1 промышленного робота, содержит лазерную головку 5, а также систему контроля поверхности обрабатываемого изделия. Система контроля поверхности обрабатываемого изделия состоит из дистанционного лазерного термометра 3 (пирометра) с приводом 8 и блока 7 управления.
Отличием предлагаемой технологической головки промышленного робота является то, что в нее дополнительно введены кронштейн 2 крепления навесного оборудования и система компьютерного зрения промышленного робота, включающая в себя лазерный 3D-сканер 6 и лазерный дальномер 4. Кронштейн 2 крепления навесного оборудования выполнен с возможностью совместного расположения на нем лазерной головки 5, системы компьютерного зрения промышленного робота (лазерного 3D-сканера 6, лазерного дальномера 4) и системы контроля поверхности обрабатываемого изделия (дистанционного лазерного термометра 3 с приводом 8 и блока 7 управления). Система компьютерного зрения представляет собой лазерную систему измерения поверхностного рельефа обрабатываемого изделия, выполненную с возможностью построения его трехмерной модели и последующей возможностью ее обработки системой управления промышленного робота.
Технологическая головка промышленного робота работает следующим образом.
Изделие, например пресс-форма или штамп, устанавливается на координатный стол (на чертеже условно не показан).
Затем с помощью лазерного дальномера 4 определяют общие габариты изделия и место его расположения на координатном столе. Лазерный дальномер 4 установлен на кронштейне 2 крепления навесного оборудования, размещенном на манипуляторе 1 промышленного робота, и подсоединен к управляющей электронно-вычислительной машине (ЭВМ или промышленный контроллер), которая на чертеже условно не показана. Процесс определения изделия происходит путем прохождения манипулятором определенных позиций и снятия показаний с лазерного дальномера 4 в этих местах. При этом происходит передача информации на управляющую ЭВМ, где она преобразуется с помощью алгоритмов, написанных с применением программного языка C++, позволяет найти изделие на координатном столе и построить опорные позиции для прохождения по ним манипулятора при детальном сканировании.
Затем происходит процесс детального сканирования с помощью лазерного 3D-сканера 6, при этом манипулятор 1 проходит по контрольным точкам, полученным с помощью лазерного дальномера 4. При детальном сканировании манипулятор 1 планомерно проходит траекторию над всей поверхностью изделия, при этом происходит построение трехмерной модели поверхности изделия, передаваемой на управляющую ЭВМ, где эти данные собираются и преобразуются в трехмерную модель.
После обработки программным обеспечением трехмерных данных изделия, происходит создание трека лазерной обработки.
В процессе лазерной обработки происходит прохождение манипулятором 1 трека лазерным лучом, испускаемым непосредственно лазерной головкой 5. Процесс фокусировки, подстройки размера пятна осуществляется под управлением ЭВМ.
При лазерной обработке контроль над процессом осуществляется с помощью дистанционного лазерного термометра 3 (пирометра), установленного на кронштейне 2 крепления навесного оборудования, и имеющего привод 8 для обеспечения возможности корректировки положения пирометра 3 в зависимости от режима работы лазерной головки 5, размера пятна, расстояния до поверхности обрабатываемого изделия. Пирометр 3 связан с блоком 7 управления, который сам, в свою очередь, связан с управляющей ЭВМ. Пирометр 3 позволяет отслеживать температуру поверхности изделия в месте воздействия лазерного луча, и тем самым, позволяет следить за лазерной обработкой, производить корректировку движения манипулятора 1 и лазерной головки 5.
После прохождения трека манипулятором 1 осуществляют общий технический контроль, при котором производят повторное детальное сканирование для сравнения полученного результата с первоначальным трехмерным сканом или эталонной моделью хранящейся в базе данных на ЭВМ.
После этого осуществляют выгрузку обработанного изделия.
Таким образом, использование настоящей полезной модели позволит обеспечить возможность проведения всего цикла обработки изделия без участия оператора технологического оборудования.
Технический результат достигается благодаря введению системы компьютерного зрения промышленного робота и совместному расположению, непосредственно на кронштейне 2 крепления навесного оборудования, лазерной головки 5, системы компьютерного зрения промышленного, представляющей собой лазерную систему измерения поверхностного рельефа обрабатываемого изделия, и системы контроля поверхности обрабатываемого изделия. Это позволяет контролировать весь цикл технологических операций, позволяет обеспечить обратную связь и согласовать системы координат всех систем участвующих в процессе лазерной обработки, что, в свою очередь, позволяет обеспечить необходимую точность технических процессов. Совместное расположение блоков системы компьютерного зрения, системы контроля поверхности обрабатываемого изделия и системы лазерного воздействия позволяет без отрыва от обработки изделия и перепрограммирования переключаться между различными режимами работы роботизированного комплекса.
Решение поставленной технической задачи осуществляется с помощью роботизированной системы нового (третьего) поколения, которая позволяет проводить, без участия оператора технологического оборудования, ряд операций по определению поверхностного строения изделия, выявлять участки требующие вмешательства, строить треки прохождения лазерного луча, позволяет управлять роботом без участия человека.