铸件自动清理的敏捷控制装置及敏捷控制方法

摘要

本发明公开了一种铸件自动清理的敏捷控制装置及敏捷控制方法。铸件自动清理的敏捷控制装置，包括用于对待清理铸件进行自动清理的执行机构以及用于对执行机构进行自动操作控制的驱动控制机构，执行机构连有用于监控执行机构加工运行过程中的实时电流的电流检测传感器，电流检测传感器通过用于将电流检测传感器感应的实时电流特征与电流检测传感器的空载电流特征进行比对的数据处理机构连接驱动控制机构，驱动控制机构依据数据处理机构反馈的电流特征比对信息调整执行机构的进给速度或者停止执行机构的运行。可有效解决因清理特征差异性、设备故障等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。敏捷控制装置可以广泛应用于各种机械粗加工场合。

说明书

技术领域

本发明涉及铸件的自动化清理领域，特别地，涉及一种铸件自动清理的敏捷装置。此外，本发明还涉及一种铸件自动清理的敏捷控制方法。

背景技术

在铸件自动化清理领域，由机器人抓取主轴，针对不同的清理特征选取相对应的刀具对铸件进行定点清理是发展趋势。但铸件毛坯存在较大的差异性和不确定性，可能随机出现各种异常特征(特别是针对铸铁材料时，由于铸铁毛坯件塑性差、硬度高、含碳量高、铸造粘砂严重，清理加工将产生较大的冲击负荷，易造成清理不干净或者加工到铸件本体而损坏铸件，严重的将造成加工系统的损坏或者重大安全事故发生)。另外，由于机械、电气故障等原因，可能造成自动化加工时，刀具与铸件的相对位置出现偏差。这些情况都可能造成清理特征无法完全去除，严重时造成刀具、主轴、机器人等加工设备损坏，从而影响机器人的连续、自动化生产，甚至出现重大安全事故。

目前，为了避免遇到异常特征损坏加工设备，保证加工质量，主要有三种方式对铸件加工路径进行补偿：

1、机械式柔性浮动工具补偿：浮动工具功率较小，无法应用于高速、高效的加工场合；工具预紧力、工具浮动范围、加工速度、刀具转速均会对最终加工质量造成影响，加工过程中刀具出现发弹的现象严重，对加工工艺调试要求非常严格；同时当碰到较大的清理特征时刀具将自动绕开，无法保证完全去除。

2、接触式力矩传感器，属于被动补偿，降低系统刚性，影响系统在震动工况下的特性。在对铸件毛坯直接检测过程中存在干扰大、测量误差大、传感器易损坏等技术问题。

3、通过设计高精度的工装。铸件清理属于铸件后处理，此阶段铸件为毛坯状态无准确的定位基准且铸造变形等因素要实现工件精确定位难度太大。

发明内容

本发明提供了一种铸件自动清理的敏捷控制装置及铸件自动清理的敏捷控制方法，以解决现有铸件毛坯清理加工路径补偿方式，浮动工具功率较小，无法应用于高速、高效的加工场合；直接接触式力矩传感器，降低铸件自动清理系统的刚性，影响铸件自动清理系统在震动工况下的特性的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种铸件自动清理的敏捷控制装置，包括用于对待清理铸件进行自动清理的执行机构以及用于对执行机构进行自动操作控制的驱动控制机构，执行机构连有用于监控执行机构加工运行过程中的实时电流的电流检测传感器，电流检测传感器通过用于将电流检测传感器感应的实时电流特征与电流检测传感器的空载电流特征进行比对的数据处理机构连接驱动控制机构，驱动控制机构依据数据处理机构反馈的电流特征比对信息调整执行机构的进给速度或者停止执行机构的运行。

进一步地，执行机构包括用于对待清理铸件进行清理的刀具组件、用于控制刀具组件执行清理的机器人以及用于输送和固定待清理铸件的输送机构。

根据本发明的另一方面，还提供了一种铸件自动清理的敏捷控制方法，包括：a、获取执行机构的运行标准电流值，以及设定执行机构的进给减速电流值和运行极限电流值；b、固定待清理铸件，执行机构对待清理铸件进行清理操作；c、实时监控执行机构的滑动窗口电流平均值，作为当前运行电流值；将提取的当前运行电流值与进给减速电流值和运行极限电流值分别进行比对；d、通过比对实时的电流特征实现对执行机构的自动控制，从而保证执行机构对待清理铸件清理的过程中的设备安全和加工质量。

进一步地，步骤a中，通过套在执行机构动力电源线上的电流检测传感器检测执行机构空载稳定状态的滑动窗口电流平均值，作为运行标准电流值；数据处理机构通过数字通信接口读取电流检测传感器的运行标准电流值并进行存储，储存的运行标准电流值作为判断执行机构运行状态的基准值；步骤a中，数据处理机构在保证设备安全、加工质量和充分的安全裕量前提下，依据运行标准电流值、待清理铸件的形状、待清理铸件的材料、待清理铸件的姿态和执行机构所能承受的输出电流限制，设定执行机构的进给减速电流值和运行极限电流值。

进一步地，步骤d中通过比对实时的电流特征实现对执行机构的自动控制具体为：当前运行电流值超过运行极限电流值时，数据处理机构立即发出报警信号至驱动控制机构，驱动控制机构控制执行机构停止运行；当前运行电流值超过运行减速电流值但未达到运行极限电流值时，数据处理机构立即发出减速信号至驱动控制机构，驱动控制机构控制执行机构进给减速；当执行机构处于进给减速状态时，数据处理机构监测到执行机构的电流持续小于运行减速电流值，数据处理机构取消发送至驱动控制机构的减速信号，驱动控制机构使执行机构恢复到正常进给速度。

进一步地，步骤a中，使执行机构处于空载稳定状态，并通过电流检测传感器测量执行机构的空载电流特征，依据空载电流特征设定运行标准电流值。

进一步地，依据运行标准电流值以及待清理铸件的形状、材料、姿态以及执行机构所能承受的输出电流限制，设定执行机构的进给减速电流值和运行极限电流值。

进一步地，步骤d中，通过电流检测传感器感应执行机构的实时电流特征，通过数据处理机构从电流检测传感器提取实时电流特征；当提取的当前电流值小于进给减速电流值时，执行机构以正常速度进给；当提取的当前电流值超过运行极限电流值时，立即停止执行机构进给，并对执行机构进行停机检查；当提取的当前电流值超出进给减速电流值而小于运行极限电流值时，降低执行机构进给速度，并当提取的当前电流值持续小于进给减速电流值时，执行机构恢复到正常进给速度。

进一步地，在执行机构对待清理铸件进行加工的过程中，电流检测传感器实时测量执行机构的运行电流；数据处理机构以滑动的时间窗口，提取电流测量平均值的特征。

进一步地，步骤b中，通过夹持机构对待清理铸件进行夹持固定；通过翻转机构调整待清理铸件的姿态；通过驱动控制机构控制执行机构运行。

进一步地，步骤d中，通过电流检测传感器感应执行机构的实时电流特征，电流检测传感器将感应的实时电流特征反馈给数据处理机构，数据处理机构通过对比，判断执行机构的运行状态后，给驱动控制机构发出相应信号，驱动控制机构通过反馈信息自动调整对执行机构的控制。

本发明具有以下有益效果：

本发明铸件自动清理的敏捷控制装置，可以有效解决因清理特征差异性、设备故障等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。可充分保证清理加工系统的可靠性，防止加工系统的损坏或者重大安全事故发生。同时当遇到较大的凸瘤等清理特征时，能够保证完全、可靠去除。对铸件自动清理系统的刚性以及在震动工况下的特性影响小。可以克服浮动工具的缺点，没有应用场合限制。本发明铸件自动清理的敏捷控制装置可以广泛应用于各种机械粗加工场合。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的铸件自动清理的敏捷控制装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的铸件自动清理的敏捷控制方法的结构框图。

图例说明：

1、待清理铸件；2、执行机构；3、驱动控制机构；4、电流检测传感器；5、数据处理机构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的铸件自动清理的敏捷控制装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的铸件自动清理的敏捷控制方法的结构框图。

如图1所示，本实施例的铸件自动清理的敏捷控制装置，包括用于对待清理铸件1进行自动清理的执行机构2以及用于对执行机构2进行自动操作控制的驱动控制机构3，执行机构2连有用于监控执行机构2加工运行过程中的实时电流的电流检测传感器4，电流检测传感器4通过用于将电流检测传感器4感应的实时电流特征与电流检测传感器4的空载电流特征进行比对的数据处理机构5连接驱动控制机构3，驱动控制机构3依据数据处理机构5反馈的电流特征比对信息调整执行机构2的进给速度或者停止执行机构2的运行。本发明铸件自动清理的敏捷控制装置，可以有效解决因清理特征差异性、设备故障等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。可充分保证清理加工系统的可靠性，防止加工系统的损坏或者重大安全事故发生。同时当遇到较大的凸瘤等清理特征时，能够保证完全、可靠去除。对铸件自动清理系统的刚性以及在震动工况下的特性影响小。可以克服浮动工具的缺点，没有应用场合限制。本发明铸件自动清理的敏捷控制装置可以广泛应用于各种机械粗加工场合。

如图1所示，本实施例中，执行机构2包括用于对待清理铸件1进行清理的刀具组件、用于控制刀具组件执行清理的机器人以及用于输送和固定待清理铸件1的输送机构。

如图2所示，本实施例的铸件自动清理的敏捷控制方法，包括：a、获取执行机构2的运行标准电流值，以及设定执行机构2的进给减速电流值和运行极限电流值；b、固定待清理铸件1，执行机构2对待清理铸件1进行清理操作；c、实时监控执行机构2的滑动窗口电流平均值，作为当前运行电流值；将提取的当前运行电流值与进给减速电流值和运行极限电流值分别进行比对；d、通过比对实时的电流特征实现对执行机构2的自动控制，从而保证执行机构2对待清理铸件1清理的过程中的设备安全和加工质量。

如图2所示，本实施例中，步骤a中，通过套在执行机构2动力电源线上的电流检测传感器4检测执行机构2空载稳定状态的滑动窗口电流平均值，作为运行标准电流值。数据处理机构5通过数字通信接口读取电流检测传感器4的运行标准电流值并进行存储，储存的运行标准电流值作为判断执行机构2运行状态的基准值。步骤a中，数据处理机构5在保证设备安全、加工质量和充分的安全裕量前提下，依据运行标准电流值、待清理铸件1的形状、待清理铸件1的材料、待清理铸件1的姿态和执行机构2所能承受的输出电流限制，设定执行机构2的进给减速电流值和运行极限电流值。

如图2所示，本实施例中，步骤d中通过比对实时的电流特征实现对执行机构2的自动控制具体为：当前运行电流值超过运行极限电流值时，数据处理机构5立即发出报警信号至驱动控制机构3，驱动控制机构3控制执行机构2停止运行。当前运行电流值超过运行减速电流值但未达到运行极限电流值时，数据处理机构5立即发出减速信号至驱动控制机构3，驱动控制机构3控制执行机构2进给减速。当执行机构2处于进给减速状态时，数据处理机构5监测到执行机构2的电流持续小于运行减速电流值，数据处理机构5取消发送至驱动控制机构3的减速信号，驱动控制机构3使执行机构2恢复到正常进给速度。

如图2所示，本实施例中，步骤a中，使执行机构2处于空载稳定状态，并通过电流检测传感器4测量执行机构2的空载电流特征，依据空载电流特征设定运行标准电流值。

如图2所示，本实施例中，依据运行标准电流值以及待清理铸件1的形状、材料、姿态以及执行机构2所能承受的输出电流限制，设定执行机构2的进给减速电流值和运行极限电流值。

如图2所示，本实施例中，步骤d中，通过电流检测传感器4感应执行机构2的实时电流特征，通过数据处理机构5从电流检测传感器4提取实时电流特征。当提取的当前电流值小于进给减速电流值时，执行机构2以正常速度进给。当提取的当前电流值超过运行极限电流值时，立即停止执行机构2进给，并对执行机构2进行停机检查。当提取的当前电流值超出进给减速电流值而小于运行极限电流值时，降低执行机构2进给速度，并当提取的当前电流值持续小于进给减速电流值时，执行机构2恢复到正常进给速度。

如图2所示，本实施例中，在执行机构2对待清理铸件1进行加工的过程中，电流检测传感器4实时测量执行机构2的运行电流。数据处理机构5以滑动的时间窗口，提取电流测量平均值的特征。

如图2所示，本实施例中，步骤b中，通过夹持机构对待清理铸件1进行夹持固定；通过翻转机构调整待清理铸件1的姿态。通过驱动控制机构3控制执行机构2运行。

如图2所示，本实施例中，步骤d中，通过电流检测传感器4感应执行机构2的实时电流特征。电流检测传感器4将感应的实时电流特征反馈给数据处理机构5。数据处理机构5通过对比，判断执行机构2的运行状态后，给驱动控制机构3发出相应信号，驱动控制机构3通过反馈信息自动调整对执行机构2的控制。

实施时，提供一种铸件自动清理过程中对加工过程进行在线监测，以在铸件清理特征存在较大的差异性和不确定性条件下，实现加工系统自主感知。提供一种铸件自动清理过程中对加工过程进行自动调整的方法，以在铸件清理特征存在较大的差异性和不确定性条件下，实现加工系统自动调整。以保证清理特征能够完全去除。提供一种加工过程在线监测的方法，并提供一种加工进给速度自动调整的方法。用以解决因设备故障、工件随机性异常特征等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。

如图1所示，本发明铸件自动清理的敏捷控制装置包括待清理铸件1、执行机构2、电流检测传感器4、数据处理机构5、驱动控制机构3。驱动控制机构3分别连接数据处理机构5和执行机构2，用以调整加工过程中的执行机构2的进给速度。

具体的清理控制方式参照图2。电流检测传感器4测量执行机构2的空载电流，数据处理机构5提取其空载电流特征并存储，作为后续加工状态的基准值。在加工过程中，电流检测传感器4实时测量执行机构2的运行电流，数据处理机构5以滑动的时间窗口，提取电流测量值的特征。将提取到的执行机构2当前电流特征，与空载的电流特征进行对比。当提取到的当前电流特征，相比空载运行电流超差时(根据待清理铸件1的材料、形态、姿态、设备性能等参数预设的范围值)，上报驱动控制机构3，驱动控制机构3控制执行机构2进给速度进行相应调整。当电流特征恢复到空载水平时，上报驱动控制机构3，驱动控制机构3控制执行机构2恢复到正常进给速度。当提取到的当前电流特征，相比空载运行电流达到报警值时，上报驱动控制机构3，立即停止执行机构2进给，停机检查故障。可以有效解决因清理特征差异性、设备故障等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。可充分保证清理加工系统的可靠性，防止加工系统的损坏或者重大安全事故发生。同时当遇到较大的凸瘤等清理特征时，能够保证完全、可靠去除。可以广泛应用于各种机械粗加工场合。

通过上述方法，保护一种铸件自动清理过程中对加工过程进行在线监测的方法，以实现加工系统自主感知。保护一种铸件自动清理过程中对加工过程进行自动调整的方法，以在铸件清理特征存在较大的差异性和不确定性条件下，实现加工系统自动调整，以保证清理特征能够完全去除。保护一种加工过程在线监测的方法，并提供一种加工进给速度自动调整的方法，用以解决因设备故障、工件随机性异常特征等原因造成打磨到工件本体和损坏设备的风险。

实施时，如图2所示，提供一种铸件自动清理的敏捷控制方法，包括：a、通过套在执行机构2动力电源线上的互感式电流检测传感器4检测执行机构2空载稳定状态的滑动窗口电流平均值，作为运行标准电流值。数据处理机构5通过数字通信接口，读取电流检测传感器4的运行标准电流值，并进行存储，作为判断执行机构2运行状态的基准值。b、数据处理机构5在保证设备安全、加工质量和充分的安全裕量前提下，依据运行标准电流值、待清理铸件1的形状、待清理铸件1的材料、待清理铸件1的姿态和执行机构2所能承受的输出电流限制，按照一定的数值比例，设定执行机构2的进给减速电流值和运行极限电流值。c、固定待清理铸件1，执行机构2对待清理铸件1进行清理操作。d、数据处理机构5通过读取电流检测传感器4实时监控执行机构2的滑动窗口电流平均值，作为当前运行电流值。将提取的当前运行电流值与进给减速电流值和运行极限电流值分别进行比对。e、如果当前运行电流值超过运行极限电流值，数据处理机构5立即给驱动控制机构3发出报警信号，停止执行机构2运行。f、如果当前运行电流值超过运行减速电流值，但还未达到运行极限电流值，数据处理机构5立即给驱动控制机构3发出减速信号，使执行机构2进给减速。g、在执行机构2进给减速状态，如果数据处理机构5监测到持续一段时间执行机构2电流小于运行减速电流值。数据处理机构5取消发给驱动控制机构3的减速信号，使执行机构2恢复到正常进给速度。h、通过比对实时的电流特征，实现对执行机构2的自动控制，从而保证执行机构2对待清理铸件1的清理过程中的设备安全和加工质量。步骤a中，使执行机构2处于空载稳定状态，并通过电流检测传感器4测量执行机构2的空载电流特征，依据空载电流特征设定运行标准电流值。依据运行标准电流值以及待清理铸件1的形状、材料、姿态和执行机构2所能承受的输出电流限制，设定执行机构2的进给减速电流值和运行极限电流值。步骤b中，通过夹持机构对待清理铸件1进行夹持固定；通过翻转机构调整待清理铸件1的姿态；通过驱动控制机构3控制执行机构2运行。步骤c中，通过电流检测传感器4感应执行机构2的实时电流特征，通过数据处理机构5从电流检测传感器4提取实时电流特征；当提取的当前电流值小于进给减速电流值时，执行机构2以正常速度进给；当提取的当前电流值超过运行极限电流值时，立即停止执行机构2进给，并对执行机构2进行停机检查；当提取的当前电流值超出进给减速电流值而小于运行极限电流值时，降低执行机构2进给速度，并当提取的当前电流值持续一段时间小于进给减速电流值时，执行机构2恢复到正常进给速度。在执行机构2对待清理铸件1进行加工的过程中，电流检测传感器4实时测量执行机构2的运行电流；数据处理机构5以滑动的时间窗口，提取电流测量平均值的特征。步骤d中，通过电流检测传感器4感应执行机构2的实时电流特征，电流检测传感器4将感应的实时电流特征反馈给数据处理机构5，数据处理机构5通过比对，判断执行机构2运行状态后，给驱动控制机构3发出相应信号。驱动控制机构3通过反馈信息自动调整对执行机构2的控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。