一种移动式机器人多工序复合在位修复装置及方法与流程

1.本发明涉及多工序复合制造技术领域，尤其涉及一种移动式机器人多工序复合在位修复装置及方法。


背景技术：

2.近年来，伴随着航天航空、核能及高铁行业的飞速发展,航空发动机、大型运输工具、动力平台等重大金属装备零件的结构越来越复杂，大部分零件在面临现场检修时受传统机床加工能力的制约，不能满足一些复杂高性能零部件的修复要求。面对这一情况，需开发一种可使用多工序混合制造技术的装置对这些高性能复杂零部件进行现场修复。
3.目前，市面上使用的多工序混合制造技术大多是运用于机床，能够实现功能性复杂结构件的整体制造。多工序混合制造技术是一种在增材制造技术的前提下，对传统数控机床的二次开发技术，结合减材制造成形尺寸精度高和表面质量好的优势，弥补增材制造工艺精度低的新型混合加工方法，运用逐层堆叠的增材制造以及适时的切削加工，保证零件成形过程中的尺寸精度和表面质量，从而可在一次加工中直接成形功能性零件，实现零件在同一台数控机床上完成“沉积－精加工”的连续加工过程。其实质是将减材制造融入到增材制造的整个沉积过程中，目的是提高实体零件的几何精度和表面质量，使得最终成形的实体零件与理想的三维模型高度拟合，进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度，实现零件的一体化，在提高零件质量的同时有效地降低生产成本，拓展传统机加工制造复杂结构件的能力，解决直接制造复杂功能性结构件的瓶颈问题。由于此项技术目前主要运用于机床，面对日益增长的高性能复杂结构零部件检修需求，机床受场地约束过大，可加工尺寸受限，运输成本高、难度大，不能适应现场加工需求。因此需要开发一种移动式机器人多工序复合在位修复装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，以解决传统多工序复合系统检修现场零件能力不足的问题，本发明的实施例提供了一种移动式机器人多工序复合在位修复装置及方法。
5.本发明的实施例提供一种移动式机器人多工序复合在位修复装置，包括：
6.可移动的底盘；
7.设置于所述底盘上的机器人，所述机器人末端设有快换接头；
8.以及三末端工具，三所述末端工具分别为视觉工具、熔覆工具和打磨工具，每一所述末端工具均设有可与所述快换接头可拆卸连接的连接件；
9.所述机器人用于按照设定的顺序连接三所述末端工具、并且通过所述视觉工具获取待修复工件的图像数据、根据所述图像数据确定所述熔覆工具的熔覆加工轨迹和所述打磨工具的打磨加工轨迹、控制所述熔覆工具按照所述熔覆加工轨迹熔覆加工以及控制所述打磨工具按照所述打磨加工轨迹打磨加工。
10.进一步地，所述底盘设有至少一防倾翻组件。
11.进一步地，所述防倾翻组件包括横梁和定位杆，所述横梁连接所述底盘，所述定位杆与所述横梁螺纹连接以使其底部接触地面或与地面分离。
12.进一步地，所述底盘上设有送粉器，所述熔覆工具与所述快换接头连接时，所述送粉器连接所述熔覆工具。
13.进一步地，包括工具支架，各所述末端工具分别放置于所述工具支架上。
14.进一步地，所述工具支架的一侧设有三个防尘盖板，每一所述防尘盖板设置于一所述末端工具上方。
15.进一步地，所述防尘盖板通过气缸固定连接所述工具支架，所述防尘盖板与所述气缸的一端铰接。
16.另外，基于上述移动式机器人多工序复合在位修复装置，本发明的实施例还提出了一种移动式机器人多工序复合在位修复方法，包括以下步骤：
17.s1.控制所述底盘运动，使所述机器人到达指定位置；
18.s2.控制所述机器人通过所述快换接头连接所述视觉工具，通过所述视觉工具扫描待修复工件获取图像数据，并根据所述图像数据确定所述熔覆工具的熔覆加工轨迹；
19.s3.控制所述机器人通过所述快换接头卸下所述视觉工具、连接所述熔覆工具，并控制所述熔覆工具按照所述熔覆加工轨迹对待修复工件熔覆加工；
20.s4.控制所述机器人通过所述快换接头卸下所述熔覆工具、连接所述视觉工具，通过所述视觉工具扫描待修复工件获取图像数据，并根据所述图像数据确定所述打磨工具的打磨加工轨迹；
21.s5.控制所述机器人通过所述快换接头卸下所述视觉工具、连接所述打磨工具，并控制所述打磨工具按照所述打磨加工轨迹对待修复工件打磨加工。
22.本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种移动式机器人多工序复合在位修复装置及方法，通过机器人末端的快换接头分别与视觉工具、熔覆工具和打磨工具可拆卸连接，实现视觉测量-激光熔覆-打磨多种功能的快速更换，从而实现视觉测量-零件前处理-测量寻位-激光熔覆-测量寻位-零件打磨的多工序混合工艺流程，保证一站式全流程加工，提高生产效率，节省空间；另外本发明结构简单、采用模块化设计保证即插即用、占地面积小且解决了传统机床受场地约束过大、可加工尺寸受限、运输成本高、难度大、不能适应现场加工需求的问题。
附图说明
23.图1是本发明一种移动式机器人多工序复合在位修复装置的机器人的示意图；
24.图2是本发明一种移动式机器人多工序复合在位修复装置的三末端工具的示意图。
25.图中：1-底盘、2-机器人、3-视觉工具、4-熔覆工具、5-打磨工具、6-快换接头、7-横梁、8-定位杆、9-送粉器、10-万向轮、11-电控柜、12-连接件、13-工具支架、14-防尘盖板、15-气缸。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方
式作进一步地描述。下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本发明的基本了解，但并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
27.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.请参考图1和2，本发明的实施例提供了一种移动式机器人多工序复合在位修复装置，包括底盘1、机器人2和三末端工具3、4、5。
29.其中所述底盘1用于承载所述机器人2，所述底盘1底部设有多个万向轮10，以使所述底盘1可以移动，进而可运载所述机器人2至指定位置。
30.如图1所示，为了防止所述机器人2在工作时所述底盘1发生倾翻，所述底盘1设有至少一防倾翻组件，通过所述防倾翻组件与地面配合以实现所述底盘1稳定固定。所述防倾翻组件的数量可以根据实际应用场景灵活选择，一般分散设置于所述底盘1的一侧，通过多个角度对所述底盘1进行支撑限位。
31.具体的，所述防倾翻组件包括横梁7和定位杆8，所述横梁7连接所述底盘1，所述定位杆8与所述横梁7螺纹连接以使其底部接触地面或与地面分离。优选的，所述横梁7水平设置，所述定位杆8竖直设置，所述定位杆8贯穿所述横梁7并与所述横梁7螺纹连接。
32.继续如图1所示，还可以在所述定位杆8下端设置支撑块，以增大与地面的接触面积，保证所述定位杆8下端于地面稳定接触，实现所述底盘1的稳定定位。同时还可以在所述定位杆8上端设置手轮，通过所述手轮可以轻松拧动所述定位杆8，使支撑块接触地面或与地面分离。
33.另外，所述横梁7与所述底盘1以可拆卸的方式连接，具体而言所述横梁7通过可拆卸紧固件连接所述底盘1，可拆卸紧固件可以有多种选择，如本实施例中可拆卸紧固件选择螺栓，所述底盘1侧面设有u形的安装座，所述横梁7的端部插入所述安装座内，且所述螺栓贯穿所述横梁7从而将所述横梁7紧固。按照需要安装或拆卸所述防倾翻组件，便于所述底盘1的运输转移。同时拧松所述螺栓，所述横梁7还可以转动，这样又可以对所述定位杆8的位置进行调节，也就是可以对防倾翻组件的位置进行调节，以适应不同的环境。
34.所述机器人2安装于所述底盘1上，所述机器人2为多轴机器人，所述机器人2的电控柜11同样设置于所述底盘1上。所述机器人2末端设有快换接头6，本实施例中所述快换接头6选择插接式电动快换接头。可以理解的是，所述快换接头6还可以选择其他类型的电动快换接头，不受本实施例中的限制。
35.如图2所示，三所述末端工具分别为视觉工具3、熔覆工具4和打磨工具5。三所述末端工具并排设置、分别放置于工具支架13上备用。为了防止灰尘落入所述末端工具上，所述工具支架13的一侧设有三个防尘盖板14，每一所述防尘盖板14设置于一所述末端工具上方。所述防尘盖板14通过气缸15固定连接所述工具支架13，所述气缸15竖直设置，下端固定于所述工具支架13上、上端为输出端且与所述防尘盖板14。所述防尘盖板14绕所述可盖于所述末端工具上方或由所述末端工具上方移开，还可以控制所述气缸15来调节所述防尘盖
板14的高度，避免影响所述机器人2连接各所述末端工具。
36.每一所述末端工具均设有可与所述快换接头可拆卸连接的连接件12。这里所述连接件12为与所述插接式电动快换接头的相配合的插接口，所述机器人可通过所述快换接头6与任意一所述末端工具连接。在多工序复合系统检修时，所述机器人2用于按照设定的顺序连接三所述末端工具。
37.具体而言，所述机器人2在连接所述视觉工具3时，通过所述视觉工具3对待修复工件进行三维扫描、获取待修复工件的图像数据、根据所述图像数据生成三维模型、进而确定所述熔覆工具4的熔覆加工轨迹和所述打磨工具5的打磨加工轨迹。
38.所述机器人2在连接所述熔覆工具4时，控制所述熔覆工具4按照所述熔覆加工轨迹对待修复工件熔覆加工。本实施例中所述底盘1上设有送粉器9，所述熔覆工具4与所述快换接头6连接时，所述送粉器9连接所述熔覆工具4，以对所述熔覆工具4输入熔覆修复材料。类似的，所述机器人2在连接所述打磨工具5时，控制所述打磨工具5按照所述打磨加工轨迹对待修复工件打磨加工。
39.另外，基于上述移动式机器人多工序复合在位修复装置，本发明的实施例还提出了一种移动式机器人多工序复合在位修复方法，包括以下步骤：
40.s1.控制所述底盘1运动，使所述机器人2到达指定位置；
41.s2.控制所述机器人2通过所述快换接头6连接所述视觉工具3，通过所述视觉工具3扫描待修复工件获取图像数据，并根据所述图像数据确定所述熔覆工具4的熔覆加工轨迹；
42.s3.控制所述机器人2通过所述快换接头6卸下所述视觉工具3、连接所述熔覆工具4，并控制所述熔覆工具4按照所述熔覆加工轨迹对待修复工件熔覆加工；
43.s4.控制所述机器人2通过所述快换接头6卸下所述熔覆工具4、连接所述视觉工具3，通过所述视觉工具3扫描熔覆后的待修复工件获取图像数据，并根据所述图像数据确定所述打磨工具5的打磨加工轨迹；
44.s5.控制所述机器人2通过所述快换接头6卸下所述视觉工具3、连接所述打磨工具5，并控制所述打磨工具5按照所述打磨加工轨迹对待修复工件打磨加工。
45.上述移动式机器人多工序复合在位修复方法可实现视觉测量-零件前处理-测量寻位-激光熔覆-测量寻位-零件打磨的多工序混合工艺流程，对待修复工件表面进行熔覆、打磨修复，达到修复要求的加工精度和表面质量。
46.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
47.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
48.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。