一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110119566A(43)申请公布日2019.08.13(21)申请号201910380131.X(22)申请日2019.05.08(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人朱大虎文志明吕远健(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06Q10/04(2012.01)B24B21/16(2006.01)B24B21/18(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法及装置(57)摘要本发明实施例公开了一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法及装置，该方法包括：通过有限元分析法获得接触轮与工件之间的应力分布,利用应力分布对接触轮与工件之间的赫兹接触模型进行修正，获得应力分布模型；获得工件经路径规划后得到的每一路径上的多个路径点；根据应力分布模型，结合每一路径点的磨抛时间及给进速度，获得每一路径点的切削深度预测模型，并基于实际切削深度确定预测模型的参数。该方法能够得到准确的应力分布模型，进一步获得切削深度预测模型，从而使磨抛过程中法向力和磨抛速度得到准确的控制，使工件的加工精度更符合实际要求，减少废料的产生。CN110119566ACN110119566A权利要求书1/2页1.一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、通过有限元分析法获得接触轮与工件之间的应力分布,利用所述应力分布对接触轮与工件之间的赫兹接触模型进行修正，获得应力分布模型；S20、获得所述工件经路径规划后得到的每一路径上的多个路径点；S30、根据所述应力分布模型，结合每一路径点的磨抛时间及给进速度，获得每一路径点的切削深度预测模型，并基于实际切削深度确定所述预测模型的参数。2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，所述S30之后，还包括：将切削深度的预测值与实际切削深度进行对比，评估所述预测模型的精度。3.根据权利要求1所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，S10中，利用所述应力分布对接触轮与工件之间的赫兹接触模型进行修正之前，还包括：获取接触轮与工件接触情况的赫兹接触模型：其中，F为机器人施加的法向载荷，W为接触轮的宽度，a为接触区域宽度的一半，pHertz(x)为以O点为原点，X方向坐标为x的点处的压力；其中，R*为等效半径，E*为弹性模量；其中，R1、R2分别为接触区域接触轮和工件的半径，E1、E2分别为接触轮和工件的弹性模量，μ1、μ2分别为接触轮和工件泊松比。4.根据权利要求1所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，S10中，利用所述应力分布对接触轮与工件之间的赫兹接触模型进行修正，获得应力分布模型，包括：将赫兹接触模型与所述应力分布进行对比，在赫兹接触模型的基础上引入误差补偿函数得到应力分布模型：p(x,y)＝pHertz(x)·(1+c(y))；其中，p(x,y)为应力分布模型的接触点(x,y)处的接触应力，pHertz(x)为赫兹接触模型的接触应力，c(y)为根据有限元分析法引入的误差补偿函数。5.根据权利要求4所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，所述误差补偿函数为：2CN110119566A权利要求书2/2页所述将赫兹接触模型与所述应力分布进行对比，在赫兹接触模型的基础上引入误差补充函数得到应力分布模型之后，还包括：通过最小二乘法获得误差补偿函数的参数k、以及多项式的系数；其中，R*为等效半径，Polynomial(|y|)为参数|y|的三次多项式。6.根据权利要求1所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，所述S20，包括：对所述工件进行路径规划，获得所述工件表面沿接触轮轴向主曲率最小的每一路径，以及每一路径上的多个路径点。7.根据权利要求1所述的一种适用于复杂曲面机器人砂带磨抛的切削深度预测方法，其特征在于，S30中，根据所述应力分布模型，结合每一路径点的磨抛时间及给进速度，获得每一路径点的切削深度预测模型，包括：其中，Cg为其它磨抛参数的影响，在不改变砂轮参数的情况下为常数，Cg＝CA·Ka·Kt，CA为磨抛过程的修正常数，Ka为由磨料和被去除材料决定的阻力系数，Kt为砂带的耐用度系数,Vb为砂轮线速度，Vw为工件进给速度，PA为接触应力，e1、e2为常数，m为i点开始磨抛的接触点，n为i点结束磨抛的接触点，|STi+j+1-STi+j|为点