一种船舶零部件自动打磨方法及系统与流程

本申请涉及船舶零件打磨，具体而言，涉及一种船舶零部件自动打磨方法及系统。

背景技术：

1、打磨作为船舶总段建造过程中一道重要工序，它是保证零件焊接质量和涂装要求的重要基础。传统的船舶零件打磨主要依靠工人手工打磨的生产方式，用统一打磨工具磨削需清洁的表面，从而实现清除底漆与锈迹的功能。但是打磨过程中粉尘飞舞，噪声超过100分贝，严重影响员工的职业健康，同时大量粉尘会造成设备故障和严重损坏。随着自动化技术的开发，开始尝试利用机器人进行零件自动打磨，但是机器人打磨过程需要精确寻找到零件的打磨位置，同样需要平滑地将锐利边缘处理达到r2标准。由于在现场环境下零件存在灰尘、磨损、撞击和污染等条件的干涉，同时由于现有视觉采集设备精度的约束，目前机器人的自动化打磨工艺存在打磨质量不佳、打磨边参差不齐、空磨以及损伤打磨刀头等技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供种船舶零部件自动打磨方法及系统，其解决了现有的机器人的自动化打磨工艺存在打磨质量不佳、打磨边参差不齐、空磨以及损伤打磨刀头等技术问题。

2、第一方面，提供了一种船舶零部件自动打磨方法，包括：

3、采集各种工件模型及工件信息并汇总入工件数据库，所述工件信息包括工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量；

4、扫描并分析工件在工作台的位置，采集工作台上的工件的图像信息及工件的高度数据；

5、预处理采集的图像信息，在图像信息中分割并获取工件的大致轮廓边缘，再利用高度数据确定图像信息中工件的封闭外轮廓，进一步根据工件编号并结合工件的大致轮廓边缘在工件数据库内匹配出工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量，并实时输出打磨刀头的位置和姿态变化信号；

6、根据工件的类别、轮廓边缘数据、自由边打磨数量、打磨刀头的位置及姿态变化信号，设置工件的打磨操作和打磨参数；

7、开始打磨，打磨过程中不断采集并计算打磨刀头与工件之间的距离，将计算的距离实时转换为电流和/或电压信号，根据电流和/或电压信号判断并记录打磨力的大小；

8、筛选出最优的打磨数据，后续按照最优打磨数据进行打磨，并在打磨过程中不断反馈与调整打磨力。

9、在一种实施方案中，所述在图像信息中分割并获取工件的大致轮廓边缘包括：

10、采用边缘检测算法定位图像信息中显著变化的区域，将工件的轮廓边缘与工作台分离开以分割并获取工件的大致轮廓边缘。

11、在一种实施方案中，所述采集各种工件模型及工件信息并汇总入工件数据库，所述工件信息包括工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量包括：

12、首先对不同工件进行数据预处理以建立对应的三维模型，再确定并汇总工件的所属类别、轮廓边缘数据息和自由边打磨数目入工件数据库。

13、在一种实施方案中，所述打磨过程中不断采集并计算打磨刀头与工件之间的距离，将计算的距离实时转换为电流和/或电压信号包括：

14、在打磨刀头上布置电涡流传感器，电涡流传感器通过探头测距，并实时将测量的距离的转换为电机中电流和/或电压信号。

15、在一种实施方案中，所述筛选出最优的打磨数据，后续按照最优打磨数据进行打磨，并在打磨过程中不断反馈与调整打磨力包括：

16、先通过示教器记录电涡流传感器的打磨数据，从中筛选出最优的打磨数据，记录此时的电流和/或电压信号，再在每次打磨过程中使电涡流传感器贴近最优数据，并在打磨过程中不断反馈与调整电涡流传感器上探头的测距，并保持距离恒定，从而控制打磨刀头的打磨力恒定。

17、在一种实施方案中，所述设置工件的打磨操作包括计算出工件的打磨路径并设置起始打磨位置，控制打磨刀头移动到工件的位置进行打磨操作。

18、根据本申请的第二方面，还提供了一种船舶零部件自动打磨系统，包括:

19、打磨刀头，用于打磨工件；

20、工业相机，用于扫描并分析工件在工作台的位置，采集工作台上的工件的完整的图像信息及工件的高度数据，并实时输出打磨刀头的位置和姿态变化信号；

21、图像轮廓边缘分割模块，与工业相机连接，用于预处理采集的图像信息，在图像信息中分割并获取工件的大致轮廓边缘，再利用高度数据确定图像中工件的封闭外轮廓；

22、电涡流传感器，安装在打磨刀头上，电涡流传感器的探头的端面布置在打磨刀头的中心位置，与打磨刀头共同作用，所述电涡流传感器采集工件与探头的端面之间的距离；

23、打磨力反馈模块，与电涡流传感器连接，利用示教器记录电涡流传感器数据，包括电流和/或电压信号；

24、工件数据库，用于采集各种工件模型及工件信息并汇总入工件数据库，所述工件信息包括工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量；

25、打磨控制模块，与打磨刀头、工业相机、电涡流传感器的探头、工件数据库和打磨力反馈模块连接，用于根据工件编号并结合工件的大致轮廓边缘在工件数据库内匹配出工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量，并根据工件的类别、轮廓边缘数据、自由边打磨数量、打磨刀头的位置及姿态变化信号，设置工件的打磨操作和打磨参数，根据设置的工件的打磨操作和打磨参数带动打磨刀头移动到工件上方并打磨；通过算法将电涡流传感器采集的工件与探头的端面之间的距离转换为电流和/或电压，根据电流和/或电压信号判断出打磨力的大小，并筛选出最优的打磨数据，后续带动打磨刀头按照最优打磨数据进行打磨，并在打磨过程中不断反馈与调整打磨力。

26、在一种实施方案中，还包括交互单元，交互单元连接打磨控制模块，所述打磨控制模块通过所述交互单元向用户提供工件数据库内信息，并通过所述交互单元控制工业相机的扫描及分析和工件的打磨操作和打磨参数的修改及设定。

27、在一种实施方案中，还包括机械臂，所述机械臂的头部设置有机头，所述打磨刀头、工业相机和电涡流传感器安装在所述机头上，所述打磨控制模块控制所述机械臂及所述机头移动，所述打磨刀头、工业相机和电涡流传感器随所述机械臂的机头移动工作。

28、在一种实施方案中，所述打磨刀头和工业相机可切换位置布置在所述机头上。

29、本申请中的船舶零部件自动打磨方法及系统具有的有益效果：

30、通过工件数据库、图像轮廓边缘分割处理和打磨力反馈共同进行优化约束，提高打磨路径的精确性和打磨过程的平稳性。系统计算出工件的打磨路径并确定起始打磨位置，通过信号处理控制打磨刀头移动到工件的位置进行打磨操作。即通过建立工件数据库、采集图像信息、分割轮廓边缘和打磨力反馈调整共同约束优化平滑打磨，利用三种约束提高自动打磨质量，达到r3的打磨标准。

技术特征：

1.一种船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，所述在图像信息中分割并获取工件的大致轮廓边缘包括：

3.根据权利要求1所述的船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，所述采集各种工件模型及工件信息并汇总入工件数据库，所述工件信息包括工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量包括：

4.根据权利要求1所述的船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，所述打磨过程中不断采集并计算打磨刀头与工件之间的距离，将计算的距离实时转换为电流和/或电压信号包括：

5.根据权利要求4所述的船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，所述筛选出最优的打磨数据，后续按照最优打磨数据进行打磨，并在打磨过程中不断反馈与调整打磨力包括：

6.根据权利要求1所述的船舶零部件自动打磨方法，其特征在于，所述设置工件的打磨操作包括计算出工件的打磨路径并设置起始打磨位置，控制打磨刀头移动到工件的位置进行打磨操作。

7.一种船舶零部件自动打磨系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的船舶零部件自动打磨系统，其特征在于，还包括交互单元，交互单元连接打磨控制模块，所述打磨控制模块通过所述交互单元向用户提供工件数据库内信息，并通过所述交互单元控制工业相机的扫描及分析和工件的打磨操作和打磨参数的修改及设定。

9.根据权利要求7所述的船舶零部件自动打磨系统，其特征在于，还包括机械臂，所述机械臂的头部设置有机头，所述打磨刀头、工业相机和电涡流传感器安装在所述机头上，所述打磨控制模块控制所述机械臂及所述机头移动，所述打磨刀头、工业相机和电涡流传感器随所述机械臂的机头移动工作。

10.根据权利要求9所述的船舶零部件自动打磨系统，其特征在于，所述打磨刀头和工业相机可切换位置布置在所述机头上。

技术总结
本申请提供一种船舶零部件自动打磨方法及系统，包括采集各种工件模型及工件信息并汇总入工件数据库；扫描并分析工件在工作台的位置，采集工作台上的工件的图像信息及工件的高度数据；根据工件编号并结合工件的大致轮廓边缘在工件数据库内匹配出工件的类别、轮廓边缘数据和自由边打磨数量；设置工件的打磨操作和打磨参数；开始打磨，打磨过程中不断采集并计算打磨刀头与工件之间的距离，将计算的距离实时转换为电流和/或电压信号，根据电流和/或电压信号判断打磨力的大小；记录最优的打磨数据，后续按照最优打磨数据进行打磨，并在打磨过程中不断反馈与调整打磨力。提高打磨路径的精确性和打磨过程的平稳性。

技术研发人员：尹志双,蒋素琴
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14