基于并联机构的玻璃模具抛光机器人

摘要

本发明公开了一种基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，包括机架、三自由度并联机构；抛光组件包括抛光电机和由抛光电机驱动的抛光磨头，其一端与三自由度并联机构的运动平台铰接；力反馈装置包括用于测量抛光工件与抛光磨头接触压力的力传感器以及调节所述接触压力的力执行器，力反馈装置的一端与三自由度并联机构的运动平台铰接，另一端与抛光组件铰接；机器视觉测量机构包括机器视觉摄像头和激光轮廓测量头；二维移动平台用于承载抛光工件并使其在平面内运动，机器视觉测量机构和三自由度并联机构设置于二维移动平台的上方。本发明抛光机器人可避免数控机床抛光的复杂编程，降低操作难度，提高抛光效率。

权利要求

1.一种基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，其特征在于：包括机架以及设置于所述机架的三自由度并联机构、抛光组件、力反馈装置、二维移动平台和机器视觉测量机构；

所述三自由度并联机构包括与机架固定连接的定平台、运动平台以及连接于定平台和运动平台之间的三组滑动连杆机构，所述滑动连杆机构包括可移动设置于所述定平台的滑块以及连杆，所述连杆的一端与所述滑块铰接，连杆的另一端与所述运动平台铰接；所述定平台包括与所述机架固定连接的三根支架杆，所述三根支架杆的顶端之间固定连接且支架杆之间两两夹角相等，沿所述支架杆设有滚珠丝杠，所述滑块与所述滚珠丝杠配合移动；

所述抛光组件包括抛光电机、由抛光电机驱动的抛光磨头和抛光连杆，所述抛光连杆的头端与抛光电机连接，抛光连杆的尾端与运动平台通过转动副铰接；

所述力反馈装置包括依次轴向连接的反馈杆前段、力传感器、力执行器和反馈杆后段，所述反馈杆前段与抛光连杆通过转动副铰接，所述反馈杆后段与运动平台通过转动副铰接，所述力传感器用于测量抛光工件与抛光磨头接触压力，所述力执行器调节所述力反馈装置的长度以调节所述接触压力；

所述机器视觉测量机构包括机器视觉摄像头和激光轮廓测量头；

所述二维移动平台用于承载抛光工件并使其在平面内运动，所述机器视觉测量机构和三自由度并联机构设置于所述二维移动平台的上方。

2.根据权利要求1所述的基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，其特征在于，所述连杆与滑块通过转动副铰接，所述连杆与运动平台通过球铰铰接。

3.根据权利要求1所述的基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，其特征在于，所述二维移动平台包括X轴移动滑台和Y轴移动滑台，所述X轴与Y轴正交，所述二维移动平台设有用于夹持抛光工件的夹具。

4.根据权利要求1所述的基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于接收机器视觉测量机构测量信息以及力传感器的力反馈信息并控制所述三自由度并联机构、二维移动平台、抛光组件和力执行器动作。

说明书

基于并联机构的玻璃模具抛光机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种模具抛光装置，特别是涉及一种基于并联机构的玻璃模具抛光机器人。

背景技术

[0002] 在玻璃模具的制造过程中，从毛坯的铸造，到金属铣削加工、钻孔加工都是通过自动化设备和数控加工设备实现了自动化加工。但是其最后的内腔抛光环节目前仍然采用手工操作来完成。但是，由于人工操作存在着效率低、成本高的问题。目前已经成为玻璃模具生产行业中的瓶颈。而目前采用统一编程的数控化加工设备还很难实现抛光操作。这是由于抛光环节涉及到较多的工作参数，且这些参数在操作过程中需要根据实际情况进行实时调节。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，解决现有数控化加工设备进行模具内腔抛光需要进行复杂的编程，抛光过程难以实时调节参数的问题。

[0004] 本发明技术方案如下：一种基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，包括机架以及设置于所述机架的三自由度并联机构、抛光组件、力反馈装置、二维移动平台和机器视觉测量机构；

[0005] 所述抛光组件包括抛光电机和由抛光电机驱动的抛光磨头，所述抛光组件的一端与三自由度并联机构的运动平台铰接；

[0006] 所述力反馈装置包括用于测量抛光工件与抛光磨头接触压力的力传感器以及调节所述接触压力的力执行器，所述力反馈装置的一端与三自由度并联机构的运动平台铰接，另一端与抛光组件铰接；

[0007] 所述机器视觉测量机构包括机器视觉摄像头和激光轮廓测量头；

[0008] 所述二维移动平台用于承载抛光工件并使其在平面内运动，所述机器视觉测量机构和三自由度并联机构设置于所述二维移动平台的上方。

[0009] 进一步的，所述三自由度并联机构包括与机架固定连接的定平台、运动平台以及连接于定平台和运动平台之间的三组滑动连杆机构，所述滑动连杆机构包括可移动设置于所述定平台的滑块以及连杆，所述连杆的一端与所述滑块铰接，连杆的另一端与所述运动平台铰接。

[0010] 进一步的，所述连杆与滑块通过转动副铰接，所述连杆与运动平台通过球铰铰接。

[0011] 进一步的，所述定平台包括与所述机架固定连接的三根支架杆，所述三根支架杆的顶端之间固定连接且支架杆之间两两夹角相等。

[0012] 进一步的，沿所述支架杆设有滚珠丝杠，所述滑块与所述滚珠丝杠配合移动。

[0013] 进一步的，所述二维移动平台包括X轴移动滑台和Y轴移动滑台，所述X轴与Y轴正交，所述二维移动平台设有用于夹持抛光工件的夹具。

[0014] 进一步的，所述抛光组件包括抛光连杆，所述抛光连杆的头端与抛光电机连接，抛光连杆的尾端与运动平台通过转动副铰接；所述力反馈装置依次轴向连接的反馈杆前段、力传感器、力执行器和反馈杆后段，所述反馈杆前段与抛光连杆通过转动副铰接，所述反馈杆后段与运动平台通过转动副铰接，所述力执行器调节所述力反馈装置的长度。

[0015] 进一步的，包括控制器，所述控制器用于接收机器视觉测量机构测量信息以及力传感器的力反馈信息并控制所述三自由度并联机构、二维移动平台、抛光组件和力执行器动作。

[0016] 本发明所提供的技术方案的优点在于：避免现有数控机床需要对抛光过程的预先编程的问题，降低了技术复杂度。同时也大幅度减少了玻璃模具抛光过程的人工操作时间。整个抛光过程只需要人工进行安装模具、设定参数和取下玻璃模具的操作。采用本发明的基于并联机构的玻璃模具抛光机器人，一个操作员可以对多台设备进行操作对多个工件同时进行抛光。因此，对于提高玻璃模具生产效率及提高自动化程度具有很大的意义。

附图说明

[0017] 图1为基于并联机构的玻璃模具抛光机器人的立体结构示意图。

[0018] 图2为基于并联机构的玻璃模具抛光机器人进行机器视觉及激光轮廓检测时结构示意图。

[0019] 图3为基于并联机构的玻璃模具抛光机器人的主视结构示意图。

具体实施方式

[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

[0021] 请结合图1、图2及图3所示，本实施例所涉及的基于并联机构的玻璃模具抛光机器人包括呈长方体的框型机架1，长方体的框型机架1方便安装其他组件，包括，三自由度并联机构、抛光组件、力反馈装置、二维移动平台17和机器视觉测量机构。机架1的具体形式可以是长方体的框型构件，也可以是工作台面与立柱组合，机架1主要起固定其他组件及组件之间相对位置的作用。

[0022] 三自由度并联机构包括与机架1固定连接的定平台、运动平台2以及连接于定平台和运动平台2之间的三组滑动连杆机构。定平台包括与机架1顶部固定连接的三根支架杆3，三根支架杆3的顶端之间固定连接且支架杆3之间两两夹角相等，即三根支架杆3处于正三棱锥的三条棱的位置。滑动连杆机构包括可移动设置于定平台的滑块4以及连杆5，具体的是在每根支架杆3的下方沿支架杆3长度方向设置滚珠丝杠6，滚珠丝杠6由伺服电机7驱动，滑块4与滚珠丝杠6配合沿支架杆3来回移动。连杆5的一端通过过转动副与滑块4铰接，连杆5的另一端通过球铰与运动平台2铰接。

[0023] 抛光组件安装在三自由度并联机构的运动平台2之下方，其包括抛光连杆8、抛光电机9和由抛光电机9驱动的抛光磨头10，抛光连杆8的头端与抛光电机9连接，抛光连杆8的尾端与运动平台2通过转动副铰接，抛光电机9则驱动抛光磨头10转动进行抛光。

[0024] 力反馈装置同样安装在三自由度并联机构的运动平台2之下方，其包括用于测量抛光工件与抛光磨头10接触压力的力传感器11以及调节接触压力的力执行器12，还包括反馈杆前段13和反馈杆后段14。反馈杆前段13、力传感器11、力执行器12和反馈杆后段14依次轴向连接，反馈杆前段13与抛光连杆8通过转动副铰接，反馈杆后段14与运动平台2通过转动副铰接。力执行器12通过调节自身长度进而调节整个力反馈装置的长度。由于力反馈装置铰接于抛光组件的抛光连杆8，因此力反馈装置伸长时下压抛光组件，而力反馈装置缩短时上抬抛光组件，进而实现了抛光压力的调节。

[0025] 机器视觉测量机构包括机器视觉摄像头15和激光轮廓测量头16，机器视觉摄像头15和激光轮廓测量头16均向下安装在机架1的一侧。

[0026] 二维移动平台17设置在机架1的底部，二维移动平台17的顶部设有用于夹持抛光工件的夹具18，其承载抛光工件并使其在平面内运动。机器视觉测量机构和三自由度并联机构设置于二维移动平台17的上方。二维移动平台17包括X轴移动滑台19和Y轴移动滑台20，X轴与Y轴正交，X轴移动滑台19和Y轴移动滑台20分别通过伺服电机21和22驱动。

[0027] 基于并联机构的玻璃模具抛光机器人还包括图上未示出的控制器，控制器用于接收机器视觉测量机构测量信息以及力传感器11的力反馈信息并控制伺服电机7,21,22、抛光电机9和力执行器12动作，进而驱动三自由度并联机构、二维移动平台17以及抛光组件的动作。

[0028] 基于并联机构的玻璃模具抛光机器人的工作过程是这样的，首先将玻璃模具通过夹具18安装到二维移动平台17上，通过控制器将二维移动平台17移动到机器视觉测量机构下方，对玻璃模型的型腔进行测量。首先机器视觉摄像头15对玻璃模具的平面结构进行图像分析，并获取型腔的轮廓区域。然后根据轮廓的区域参数来设定扫描区间参数。最后，在控制信号和伺服电机21,22的带动下，二维移动平台17在扫描区间内进行移动，同时激光轮廓测量头16获取到型腔的表面几何数据。

[0029] 控制器对这些表面几何数据进行分析和计算，得到抛光路径的轨迹数据。由控制器通过三自由度并联机构的运动方程求解出各伺服电机7,21,22的运动参数，从而实现抛光磨头沿着指定的轨迹进行运动。

[0030] 在抛光开始时，控制器首先控制二维移动平台17将玻璃模具移动到三自由度并联机构的下方作为起始位置，并使抛光磨头10处于到型腔表面上的起始点，并产生一个预先设定的压紧力，该压紧力可以通过力传感器11反馈到控制器。在抛光过程中，当压紧力产生变化时，通过控制器对力执行器12进行控制，从而保证压紧力的相对稳定。

[0031] 当抛光磨头10在控制器的控制下完成整个型腔表面的抛光后，通过二维移动平台17的移动，将玻璃模具再次移动到机器视觉测量机构下方，通过机器视觉摄像头15对型腔表面进行图像分析，若抛光质量满足要求，即停机为拆卸模具做好准备。如果有局部没有达到抛光要求，则由二维移动平台17将玻璃模具重新移动到三自由度并联机构下方，对这些未达到抛光要求的区域进行重新抛光。