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CN114130862A - 弯折系统及弯折位置自动调整方法 - Google Patents

弯折系统及弯折位置自动调整方法 Download PDF

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CN114130862A
CN114130862A CN202111275481.3A CN202111275481A CN114130862A CN 114130862 A CN114130862 A CN 114130862A CN 202111275481 A CN202111275481 A CN 202111275481A CN 114130862 A CN114130862 A CN 114130862A
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bent
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朱亮
邱林飞
曾宪钎
夏雨
刘锋
杜长林
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Fuxiang Precision Industrial Kunshan Co Ltd
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Abstract

本发明涉及弯折技术领域，旨在解决弯折精度不够高的问题，提供弯折系统及弯折位置自动调整方法。弯折系统包括弯折机和机器人，还包括定位平台、位移传感器和上位机。定位平台用于初步定位弯折件；位移传感器安装于所述弯折机，用于获取所述机器人抓持的弯折件的状态信息，其中，所述状态信息包括速度信息和位置信息；上位机，与所述位移传感器和所述机器人分别通信连接，用于接收所述位移传感器获取的所述状态信息，并根据所述状态信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令。本发明的有益效果是可以方便准确地带动弯折件至弯折位置，实现精确弯折，从而得到尺寸更精确的产品。

Description

弯折系统及弯折位置自动调整方法
技术领域
本发明涉及弯折技术领域，具体而言，涉及弯折系统及弯折位置自动调整方法。
背景技术
现在钣金设备折弯机的制造和精度比过去虽然有了很大提高，但还是存在一些需要更高精度的场合，这些场合中，仅凭弯折机自身精度控制还无法满足实际要求。
发明内容
本发明旨在提供弯折系统及弯折位置自动调整方法，以解决弯折精度不够高的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种弯折系统，包括弯折机和机器人，所述机器人用于抓持弯折件或带动弯折件移动，所述弯折机用于执行弯折弯折件的动作，所述弯折系统还包括：
定位平台，用于初步定位弯折件；
位移传感器，安装于所述弯折机，用于获取所述机器人抓持的弯折件的状态信息，其中，所述状态信息包括速度信息和位置信息；
上位机，与所述位移传感器和所述机器人分别通信连接，用于接收所述位移传感器获取的所述状态信息，并根据所述状态信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令。
本方案中的弯折系统使用时，机器人先抓持弯折件放置于定位平台定位，然后再次抓持弯折件并带动弯折件朝目标位置移动。该过程中采用位移传感器获取弯折件的位置和速度信息，并传递给上位机；上位机据此得到用于控制机器人运动的控制指令，以指示机器人带动弯折件运动至弯折位置，然后由弯折机执行弯折动作。
通过该过程，可以方便准确地带动弯折件至弯折位置，实现精确弯折，从而得到尺寸更精确的产品。
在一种可选的实施方式中：
所述定位平台包括平台板和定位挡板；
所述平台板以一侧较高、另一侧较低的形式倾斜设置，所述定位挡板接于所述平台板较低一侧，用于阻挡和定位从所述平台板滑下的弯折件的定位侧边。
在一种可选的实施方式中：
所述弯折机包括沿横向依次分布的多个后挡指；
所述定位挡板具有定位面，用于阻挡和定位弯折件的定位侧边，所述定位面平行于所述后挡指的分布方向；
所述位移传感器共有两个，两个所述位移传感器分别设置于两个间隔的后挡指上，用于分别感应与弯折件的定位侧边的距离。
在一种可选的实施方式中：
所述机器人具有用于抓持弯折件的夹具，所述夹具上具有传感器，用于探测机器人是否抓住弯折件。
在一种可选的实施方式中：
所述弯折系统还包括放料平台和卸料平台，所述放料平台用于放置待弯折的工件，所述卸料平台用于放置已完成弯折的工件。
本申请实施例还提供一种弯折位置自动调整方法，其基于前述的弯折系统，所述弯折位置自动调整方法包括以下步骤：
机器人抓持弯折件至定位平台，使弯折件在定位平台被初步定位；
机器人再次抓持弯折件，并带动弯折件向弯折机移动；在移动的过程中，位移传感器获取弯折件的位置信息和速度信息并传递给上位机，上位机根据所述位置信息和速度信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令，机器人接收控制指令并根据控制指令调整弯折件的位置和姿态至使弯折件移动到弯折位置；
弯折机执行弯折动作，以弯折弯折件。
在一种可选的实施方式中：
在弯折机弯折过程中，所述机器人保持抓持弯折件，并随弯折过程中弯折件的变形而调整位姿。
在一种可选的实施方式中：
在所述弯折动作后，机器人带动弯折件调整位置，并进行第二次弯折。
本申请实施例还提供一种弯折位置自动调整方法，其基于前述的弯折系统，所述弯折位置自动调整方法包括以下步骤：
机器人抓持弯折件至定位平台，使弯折件沿平台板滑下并使其定位侧边被定位挡板阻挡和初步定位；
机器人再次抓持弯折件，并带动弯折件向弯折机移动；在移动的过程中，两个位移传感器分别获取弯折件的位置信息和速度信息并传递给上位机，上位机根据所述位置信息和速度信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令，机器人接收控制指令并根据控制指令带动弯折件向弯折位置移动；当折弯机的两个后挡指传感器分别感应到弯折件时，表明弯折件已到弯折位置，当弯折机仅有一个后挡指传感器感应到弯折件时，机器人带动弯折件以检测到弯折件的后挡指传感器所在位置为中心旋转至使其定位侧边平行于两个后挡指传感器的连线，使弯折件到弯折位置；
弯折件到弯折位置后，弯折机执行弯折动作，以弯折弯折件。
在一种可选的实施方式中：
所述机器人、位移传感器和上位机之间通过TCP/IP协议通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例中的弯折系统的三维视图；
图2为图1的弯折系统中的机器人的放大图；
图3为图2的部分放大视图；
图4为定位平台的剖视图；
图5为后挡指的三维视图。
主要元件符号说明：
弯折系统 10
弯折机 11
机器人 12
定位平台 13
位移传感器 14
上位机 15
平台板 16
定位挡板 17
弯折件 18
定位侧边 19
横向 20
后挡指 21
定位面 22
夹具 23
传感器 24
吸盘 25
放料平台 26
卸料平台 27
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例
配合参见图1，本实施例提出一种弯折系统10，包括弯折机11、机器人12、定位平台13、位移传感器14和上位机15。
其中，参见图2和图3，机器人12用于抓持弯折件18或带动弯折件18移动。机器人12可以是包括六个串联旋转关节的工业机械手，末端设置用于抓持的结构，用于抓持弯折件18，通过控制各个旋转关节来调节末端位移，从而达到带动弯折件18移动的效果。可选地，机器人12具有用于抓持弯折件18的夹具23，夹具23上具有传感器24，用于探测机器人12是否抓住弯折件18。参见图3，夹具23可以是具有面分布的吸盘25的夹具23，用于吸附弯折件18的一面；在吸盘25分布的面上，传感器24突出设置，如此，在吸盘25可靠吸附弯折件18后，传感器24将抵触弯折件18，从而判断夹具23是否抓住了弯折件18。当然，在其他实施方式中，机器人12还可以选用其他形式。
弯折机11可以选用现有的用于执行弯折操作的弯折机11。可选地，弯折机11除了具有用于弯折的核心结构外，还可包括放料平台26和卸料平台27，放料平台26用于放置待弯折的工件，卸料平台27用于放置已完成弯折的工件。
定位平台13用于初步定位弯折件18，以便机器人12抓取弯折件18的准确位置。可选地，参见图4，定位平台13可以设置为重力平台，包括平台板16和定位挡板17。平台板16以一侧较高、另一侧较低的形式倾斜设置，定位挡板17接于平台板16较低一侧，用于阻挡和定位从平台板16滑下的弯折件18的定位侧边19。
本实施例中，位移传感器14安装于弯折机11，用于获取机器人12抓持的弯折件18的状态信息，其中，状态信息包括速度信息和位置信息。
上位机15与位移传感器14和机器人12分别通信连接，用于接收位移传感器14获取的状态信息，并根据状态信息得到用于指示机器人12带动弯折件18运动至弯折位置的控制指令。
本方案中的弯折系统10使用时，机器人12先抓持弯折件18放置于定位平台13定位，然后再次抓持弯折件18并带动弯折件18朝目标位置移动。该过程中采用位移传感器14获取弯折件18的位置和速度信息，并传递给上位机15；上位机15据此得到用于控制机器人12运动的控制指令，以指示机器人12带动弯折件18运动至弯折位置，然后由弯折机11执行弯折动作。
通过该过程，可以方便准确地带动弯折件18至弯折位置，实现精确弯折，从而得到尺寸更精确的工件。
本实施例中，弯折机11包括沿横向20依次分布的多个后挡指21(后挡指21可参见图5)。定位挡板17具有定位面22(见于图2)，用于阻挡和定位弯折件18的定位侧边19，定位面22平行于后挡指21的分布方向。位移传感器14共有两个，两个位移传感器14分别设置于两个间隔的后挡指21上，用于分别感应与弯折件18的定位侧边19的距离。通过该设置，被初步定位的弯折件18的定位侧边19和弯折机11横向20基本平行，机器人12在带动弯折件18平移后，方便定位侧边19被两个位移传感器14感应到，从而获得弯折件18的位置和移动速度等状态信息，用于上位机15处理和给出准确的控制指令。
本申请实施例还提供一种弯折位置自动调整方法，其基于前述的弯折系统10，弯折位置自动调整方法包括以下步骤：
机器人12抓持弯折件18至定位平台13，使弯折件18在定位平台13被初步定位；对于设置为重力平台的定位平台13，可依照前述初步定位方式实现定位，以保证每次抓取弯折件18的位置的一致性；
机器人12再次抓持弯折件18，并带动弯折件18向弯折机11移动；在移动的过程中，位移传感器14获取弯折件18的位置信息和速度信息并传递给上位机15，上位机15根据位置信息和速度信息得到用于指示机器人12带动弯折件18运动至弯折位置的控制指令，机器人12接收控制指令并根据控制指令调整弯折件18的位置和姿态至使弯折件18移动到弯折位置(一般为位移传感器14被触发的位置)，可选地，机器人12、位移传感器14、上位机15之间通过TCP/IP协议通信；对于前述采用两个位移传感器14的实施方式，当折弯机的两个后挡指21传感器24分别感应到弯折件18时，表明弯折件18已到弯折位置，当弯折机11仅有一个后挡指21传感器24感应到弯折件18时，机器人12带动弯折件18以检测到弯折件18的后挡指21传感器24所在位置为中心旋转至使其定位侧边19平行于两个后挡指21传感器24的连线，使弯折件18到弯折位置；
弯折机11执行弯折动作，以弯折弯折件18。可选地，在弯折机11弯折过程中，机器人12保持抓持弯折件18，并随弯折过程中弯折件18的变形而调整位姿。
对于需要多次弯折的弯折件18，在前述弯折动作后，机器人12可带动弯折件18调整位置，并进行第二次弯折。
弯折后的弯折件18可由机器人12带动至卸料平台27码垛。
为实现弯折件18的运动控制，本实施例中，可通过分别建立工具坐标系和用户坐标系的方式得到数值化的运动物体的相对位置信息。具体包括：
工具坐标系建立：利用四点法示教法建立机器人12手爪工具坐标系RXYZ，RZ方向为机器人12法兰面末端法向量，且正方向为法兰引出方向，RY方向与机器人12的Y方向同向，按照右手定则，确RX方向，坐标系原点R为法兰中心在RZ方向与抓取工件平面的交点，此时机器人12工具坐标系原点已移动到夹具23的中心点上；
用户坐标系建立：用三点示教法建立设置位移传感器14的两个后档指各自的用户坐标OXYZ其中：X轴与折弯机下模具中心线平行,Z轴与折弯机上模运动方向平行,且Z轴的正方向与上滑块下行运动方向同向，Y轴与X轴垂直，Y轴的正方向为后挡指21指向折弯机下模具方向，后档指的中心线与下模具边缘交点为该后档指用户坐标系的原点O；
机器人12平移时，选择一个用户坐标系，计算机器人12在该用户坐标系下沿着Y方向校正平移矩阵，y是机器人12在用户坐标系下的平移距离；按照校正平移矩阵，进行机器人12夹具23平移运动，在运动过程中上位机15实时获取位移传感器14信息，当检测到其中一个位移传感器14时触碰机器人12中断指令，机器人12停止平移运动，上位机15记录机器人12当前姿态位置，计算弯折件18到后档指位置、角度、速度等偏差；
数据偏差反馈补正：机器人12接收到上位机15反馈的位置偏差数据，按照校正旋转，机器人12手爪绕被检测到信息位置的后档指的用户坐标系原点做旋转方向运动：若此时同时检测到两个后档指传感器24的信息时，机器人12手爪处于标准折弯位置；若只检测到一个后档指传感器24的信息，而未检测到另一个后档指传感器24偏差数据，机器人12在安全区域内继续平移运动，计算机器人12在被检测到位移传感器14信息的后挡指21的用户坐标系的校正旋转矩阵，按照校正旋转矩阵，进行机器人12手爪旋转运动，以检测到后档指传感器24信息的后档指的用户坐标系原点为中心旋转机器人12手爪，直到检测到另外一个传感器24时停止机器人12手爪旋转动作；此时机器人12处于钣金工件折弯位置。
需要说明的是，本实施例中，机器人12精度尽可能高，机器人12定位精度越高，寻位精度越好；校验建立好工具坐标系和工作坐标系。其精度越高，后续折弯精度越好。
机器人12移动速度越快，弯折件18越容易引起变形，误差越大；速度越慢，误差越小，折弯精度越高；
本申请实施例提出的方案实现了机器人12自动精确寻找折弯位置，降低了示教难度，易于操作，提高了折弯质量，尤其是弯折件18多样，成型尺寸不同时，只需要示教一种产品的程序，就能满足不同规格的钣金加工，减少了维护成本，提高了生产效率。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种弯折系统，包括弯折机和机器人，所述机器人用于抓持弯折件或带动弯折件移动，所述弯折机用于执行弯折的动作，其特征在于，所述弯折系统还包括：
定位平台，用于初步定位弯折件；
位移传感器，安装于所述弯折机，用于获取所述机器人抓持的弯折件的状态信息，其中，所述状态信息包括速度信息和位置信息；
上位机，与所述位移传感器和所述机器人分别通信连接，用于接收所述位移传感器获取的所述状态信息，并根据所述状态信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令。
2.根据权利要求1所述的弯折系统，其特征在于：
所述定位平台包括平台板和定位挡板；
所述平台板以一侧较高、另一侧较低的形式倾斜设置，所述定位挡板接于所述平台板较低一侧，用于阻挡和定位从所述平台板滑下的弯折件的定位侧边。
3.根据权利要求2所述的弯折系统，其特征在于：
所述弯折机包括沿横向依次分布的多个后挡指；
所述定位挡板具有定位面，用于阻挡和定位弯折件的定位侧边，所述定位面平行于所述后挡指的分布方向；
所述位移传感器共有两个，两个所述位移传感器分别设置于两个间隔的后挡指上，用于分别感应与弯折件的定位侧边的距离。
4.根据权利要求1所述的弯折系统，其特征在于：
所述机器人具有用于抓持弯折件的夹具，所述夹具上具有传感器，用于探测机器人是否抓住弯折件。
5.根据权利要求1所述的弯折系统，其特征在于：
所述弯折系统还包括放料平台和卸料平台，所述放料平台用于放置待弯折的工件，所述卸料平台用于放置已完成弯折的工件。
6.一种弯折位置自动调整方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的弯折系统，所述弯折位置自动调整方法包括以下步骤：
机器人抓持弯折件至定位平台，使弯折件在定位平台被初步定位；
机器人再次抓持弯折件，并带动弯折件向弯折机移动；在移动的过程中，位移传感器获取弯折件的位置信息和速度信息并传递给上位机，上位机根据所述位置信息和速度信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令，机器人接收控制指令并根据控制指令调整弯折件的位置和姿态至使弯折件移动到弯折位置；
弯折机执行弯折动作，以弯折弯折件。
7.根据权利要求6所述的弯折位置自动调整方法，其特征在于：
在弯折机弯折过程中，所述机器人保持抓持弯折件，并随弯折过程中弯折件的变形而调整位姿。
8.根据权利要求6所述的弯折位置自动调整方法，其特征在于：
在所述弯折动作后，机器人带动弯折件调整位置，并进行第二次弯折。
9.一种弯折位置自动调整方法，其特征在于，基于权利要求3所述的弯折系统，所述弯折位置自动调整方法包括以下步骤：
机器人抓持弯折件至定位平台，使弯折件沿平台板滑下并使其定位侧边被定位挡板阻挡和初步定位；
机器人再次抓持弯折件，并带动弯折件向弯折机移动；在移动的过程中，两个位移传感器分别获取弯折件的位置信息和速度信息并传递给上位机，上位机根据所述位置信息和速度信息得到用于指示机器人带动弯折件运动至弯折位置的控制指令，机器人接收控制指令并根据控制指令带动弯折件向弯折位置移动；当折弯机的两个后挡指传感器分别感应到弯折件时，表明弯折件已到弯折位置，当弯折机仅有一个后挡指传感器感应到弯折件时，机器人带动弯折件以检测到弯折件的后挡指传感器所在位置为中心旋转至使其定位侧边平行于两个后挡指传感器的连线，使弯折件到弯折位置；
弯折件到弯折位置后，弯折机执行弯折动作，以弯折弯折件。
10.根据权利要求9所述的弯折位置自动调整方法，其特征在于：所述机器人、位移传感器和上位机之间通过TCP/IP协议通信。
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