CN109772944B - 一种钣金加工机器人随动折弯控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钣金加工机器人随动折弯控制方法，钣金加工机器人配合折弯机进行随动折弯，通过折弯机数控系统分析得出折弯机滑块1在下行折弯过程中滑块的位移S和速度V成线性变化，经换算该过程的时间T=S/V,得出该过程的滑块位移S和时间T成线性变化关系；把机器人的Y轴、Z轴和R轴的折弯前位置到折弯后位置的运动轨迹等分为N等份，用N条线性轨迹来实现曲线运动轨迹，采用位移和时间关系控制模式实现钣金五轴机器人配合折弯机进行随动折弯。本发明实现了数控折弯机和钣金加工机器人的简化融合，优化了整个工艺流程，提高设备生产效率，实现集物料抓取、随动折弯和成品码垛等工艺于一体的钣金智能制造的行业模式。
Description
技术领域
本发明涉及钣金加工方法，具体涉及一种钣金加工机器人配合折弯机进行随动折弯的控制方法。
背景技术
随着国内钣金行业自动化需求的不断升级，传统的单台折弯机+人工物料输送的工作模式已远远不能满足用户需求，针对钣金加工特点和实际生产需要，越来越多的客户选择了先进的折弯机+钣金加工机器人的工作模式，该模式集合物料抓取、随动折弯和成品码垛等工艺于一体，充分实现了钣金采用智能制造的行业模式。
目前，市面上出现的一些钣金加工机器人实现随动折弯功能，通常采用Follow（即从轴跟随主轴）控制模式，在折弯机电柜内安装一个滑块位置信息采集卡，将显示滑块位置的光栅尺脉冲信号通过采集卡发送给机器人控制器，机器人控制器将折弯机滑块定义为主轴，将控制吸盘姿态的Y轴、Z轴和R轴定义为从轴，当折弯机滑块下行至板料夹紧点位置时，根据滑块下行位置即主轴位置的变化，从轴按各自的运动轨迹做相应的位置跟随，最终实现板料的随动折弯工艺，在随动过程中，机器人控制器要实时监控滑块位置信息，对位置信息准确度要求很高，这就造成位置信息采集卡价格昂贵，且对安装环境有严格的要求，致使一些老旧的折弯机无法实现设备智能化、无人化改造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需安装滑块位置采集卡，只通过简单的I/O交互信号来实现五轴机器人的随动折弯的控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种钣金加工机器人随动折弯控制方法，所述钣金加工机器人配合折弯机进行随动折弯，具体包括以下步骤：
步骤（1）. 通过折弯机数控系统分析得出折弯机滑块1在下行折弯过程中滑块的位移S和速度V成线性变化，经换算该过程的时间T=S/V,得出该过程的滑块位移S和时间T成线性变化关系；
步骤（2）. 折弯机折弯和钣金五轴机器人的Y轴、Z轴和R轴各自运行的控制时间均为T，将折弯机滑块下行这一过程等分为N等份，即S1…Sn，则折弯机滑块每段位移时间，即T1…Tn，折弯机滑块下行过程中机器人的Y轴、Z轴和R轴也在按相应的运动轨迹发生位移变化，从初始点到结束点所需的时间也是T,把机器人的Y轴、Z轴和R轴的折弯前位置到折弯后位置的运动轨迹等分为N等份，用N条线性轨迹来实现曲线运动轨迹，采用位移和时间关系控制模式实现钣金五轴机器人配合折弯机进行随动折弯。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明将数控折弯机和钣金加工机器人简化融合，实现了钣金机器人的随动折弯跟随效果，优化了整个工艺流程，无需对折弯机做较大改动即可实现设备的智能化和无人化升级改造，大大提高了生产效率，适用于集物料抓取、随动折弯和成品码垛等工艺于一体化的钣金智能制造的行业模式。
附图说明
图1.为本发明的钣金加工机器人与折弯机位置示意图；
图2.为本发明的钣金加工机器人运动轨迹简图；
图3.为本发明的折弯随动运动轨迹位置示意图。
图中：1.折弯机滑块、2. 折弯机下模模具、3. 钢板折弯前位置、 4. 钢板折弯后位置、5. 机器人抓手折弯前位置 、6. 机器人抓手折弯后位置、7. BP位置点、8. PP位置点、9.机器人R轴运动方向 、 10.机器人Y轴和Z轴运动方向、11.折弯机主体、12.钢板、13.真空吸盘装置、14.机器人主体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明的控制主体包括折弯机主体11、折弯机滑块1、钢板12、真空吸盘装置13和机器人主体14等部分，X轴、Y轴和Z轴沿着相应的方向做直线运动，R轴以旋转中心为圆心做旋转运动，最大旋转180°，真空吸盘装置13安装于R轴的机器人抓手上。
如图3所示，通过折弯机数控系统分析软件得出折弯机滑块1在下行折弯过程中由BP位置点7运行至PP位置点8，在该过程滑块的位移S和速度V是成线性变化的，经过换算T=S/V,该过程滑块的位移S和时间T成线性变化关系。
建立折弯机折弯和钣金五轴机器人Y轴、Z轴和R轴运动控制联系点，即：折弯机折弯运行的时间T和钣金五轴机器人的Y轴、Z轴和R轴各自运行的时间均相同为T，采用PT（即位移和时间关系）运动控制模式实现机器人Y轴、Z轴和R轴的同步运动定位。具体如下：由于机器人Y轴、Z轴和R轴的随动运动轨迹不是线性的，而是曲线运动轨迹，因此将时间T等分为N等份，即T1…Tn，则折弯机滑块下行轨迹也等分为N等份，即S1…Sn ，通过联系可将机器人Y轴、Z轴和R轴的曲线运动轨迹近似等分为N段线性运动轨迹，再通过控制软件的PT运动控制指令驱动Y轴、Z轴和R轴的伺服电机，达到钣金五轴机器人配合折弯机进行随动折弯的效果。
实施例
钣金加工五轴机器人通过位于R轴机器人抓手上的真空吸盘将板料放置于折弯机下模位置后，机器人控制器（运动控制器）向折弯机控制系统发出一个折弯动作命令，折弯机滑块开始下行，当滑块下行至BP位置点7（BP位置点为折弯机滑块刚碰触到板料上表面的滑块位置点）位置时，折弯机控制系统向机器人控制器发出一个I/O信号，此时机器人控制器存储当前Y轴、Z轴和R轴的位置值，并触发计时器开始记录滑块下行时间。折弯机滑块继续下行PP位置点（PP位置点为板料折弯结束时的滑块位置点）时，折弯机控制系统向机器人控制器发出另一个I/O信号，此时机器人控制器测量出板料折弯所需的时间T，通过观察分析滑块在折弯过程中从BP点到PP点的运动轨迹曲线，发现滑块速度为近似匀速运动，经过换算得出滑块位置与时间为线性关系，将折弯机滑块下行位移变化这一过程等分为N等分即S1…Sn，则滑块每段位移相对应的时间即T1…Tn。由于在滑块下行过程中机器人的Y轴、Z轴和R轴也在按相应的运动轨迹发生位移变化，但是从初始点到结束点所需的时间也是T,依据该特性把机器人的Y轴、Z轴和R轴的折弯前位置到折弯后位置的运动轨迹等分为N等分，即Y1…Yn, Z1…Zn和R1…Rn,通过以下公式可计算出Y轴、Z轴和R轴在任意时间段内的位置值，即
式中：W---折弯机下模开口距离；
R--- R轴旋转中心点到板料表面的距离；
L--- R轴旋转中心点到下模中心线的距离；
A[i]--- 板料折弯角度的变化量；
将计算出的各个时间段的位置参数和时间参数存入机器人控制器的PT（即位移和时间关系）运动控制指令中，机器人控制器通过执行该指令，最终实现Y轴、Z轴和R轴的随动折弯动作。
Claims (1)
1.一种钣金加工机器人随动折弯控制方法，所述钣金加工机器人配合折弯机进行随动折弯，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤（1），通过折弯机数控系统分析得出折弯机滑块在下行折弯过程中滑块的位移S和速度V成线性变化，经换算该过程的时间T=S/V,得出该过程的滑块位移S和时间T成线性变化关系；
步骤（2），折弯机折弯和钣金五轴机器人的Y轴、Z轴和R轴各自运行的控制时间均为T，将折弯机滑块下行这一过程等分为N等份，即S1…Sn，则折弯机滑块每段位移时间，即T1…Tn，折弯机滑块下行过程中机器人的Y轴、Z轴和R轴也在按相应的运动轨迹发生位移变化，从初始点到结束点所需的时间也是T,把机器人的Y轴、Z轴和R轴的折弯前位置到折弯后位置的运动轨迹等分为N等份，用N条线性轨迹来实现曲线运动轨迹，采用位移和时间关系控制模式实现钣金五轴机器人配合折弯机进行随动折弯。
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