曲面零件的加工方法及曲面零件的加工設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及曲面零件的加工技術領域，尤其涉及一種大尺寸曲面零件的加工方法及曲面零件的加工設備。
【背景技術】
[0002]目前對于大尺寸的曲面零件的加工方式，普遍為采用CNC機床加工或者人工加工，可是，若采用CNC機床加工，則存在機床占地面積大、成本高的問題；若采用人工加工，則存在效率低、精度差的問題。
[0003]因此，有必要提供一種技術手段以解決上述缺陷。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服現有技術之缺陷，提供曲面零件的加工方法，以解決現有技術中在加工大尺寸曲面零件時存在占地面積大、成本高、效率低及精度差的問題。
[0005]本發明是這樣實現的，曲面零件的加工方法，包括以下步驟:
[0006]S101、準備η個待加工的曲面零件，且η彡2，任一所述曲面零件具有至少一個加工面，并于所述加工面上設置用以對所述加工面進行加工的加工方向；
[0007]S102、設置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置區；
[0008]S103、將一個所述曲面零件設于所述第一放置區上；
[0009]S104、準備用以對所述曲面零件進行加工的機器人，設置所述機器人包括機器人本體以及用以控制所述機器人本體工作的控制單元，使所述機器人本體上配設有用以執行加工指令的執行器，設置所述執行器包括主軸及加工刀具，使所述加工刀具設于所述主軸上;
[0010]S105、設置一供所述機器人安裝設置的第二放置區，并使所述第二放置區靠近于所述第一放置區；
[0011]S106、將所述機器人沿所述加工面的加工方向移動設于所述第二放置區上，并于所述控制單元上設定所述機器人的工作坐標系，且使所述工作坐標系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
[0012]S107、于所述主軸上設置用以標識界定所述機器人的移動位置相對于理論位姿值的位姿偏差的位姿標定塊，使所述位姿標定塊的中心線與所述主軸的中心線垂直相交，使所述位姿標定塊包括互相垂直的長度方向、寬度方向及高度方向，并使所述位姿標定塊的長度方向與所述工作坐標系的X方向平行、所述位姿標定塊的寬度方向與所述工作坐標系的Y方向平行、所述位姿標定塊的高度方向與所述工作坐標系的Z方向平行；
[0013]S108、于所述第二放置區上設置一用于掃描獲取被測對象的三維空間坐標數據并可對該三維空間坐標數據進行特征點云數據采集及特征自動拼接的三維掃描裝置，使所述三維掃描裝置移動設于所述第二放置區上；
[0014]S109、準備一用以發出操作指令和顯示結果數據的上位機，使所述上位機上配設有可對所述曲面零件進行模型仿真分析的模型仿真分析軟件，并使所述上位機分別與所述控制單元、所述三維掃描裝置電連接；
[0015]S110、使所述三維掃描裝置分別掃描所述曲面零件、所述位姿標定塊，并將掃描得到的圖像數據傳至所述上位機；
[0016]S111、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數據進行逆向建模及數據分析，以分別得到所述曲面零件、所述位姿標定塊上的三維空間坐標數據，并計算所述曲面零件的三維空間坐標相對于所述位姿標定塊的三維空間坐標的相對偏轉值，且定義該相對偏轉值為第一相對偏轉值；
[0017]S112、通過所述控制單元控制所述機器人對所述曲面零件進行加工；
[0018]S113、將已加工的所述曲面零件移離所述第一放置區上，并將待加工的另外一個所述曲面零件設于所述第一放置區上；
[0019]S114、使所述三維掃描裝置分別掃描另外一個所述曲面零件、所述位姿標定塊，并將掃描得到的圖像數據傳至所述上位機；
[0020]S115、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數據進行逆向建模及數據分析，以分別得到另外一個所述曲面零件、所述位姿標定塊上的三維空間坐標數據，并計算另外一個所述曲面零件的三維空間坐標相對于所述位姿標定塊的三維空間坐標的相對偏轉值，且定義該相對偏轉值為第二相對偏轉值；
[0021]S116、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述第二相對偏移值與所述第一相對偏移值進行逆向建模及誤差分析，以得到另外一個所述曲面零件相對于第一個加工的所述曲面零件的偏轉誤差；
[0022]S117、通過所述上位機將所述偏轉誤差傳至所述控制單元，再由所述控制單元對所述機器人當前的三維空間坐標數據進行補償修正；
[0023]S118、通過所述控制單元控制所述機器人對另外一個所述曲面零件進行加工；
[0024]S119、重復上述步驟S113至S118，直至η個所述曲面零件加工完成。
[0025]具體地，設置所述位姿標定塊為長方體結構，并使所述長方體結構的長度、寬度及高度互不相等。
[0026]本發明的曲面零件的加工方法的技術效果為:通過設有機器人、位姿標定塊、三維掃描裝置及上位機，由此，先使三維掃描裝置分別掃描曲面零件、位姿標定塊，然后將圖像上數據傳至上位機，再由上位機的模型仿真分析軟件對圖像數據進行逆向建模及數據分析，以得到第一相對偏轉值；然后，對該曲面零件加工；而加工完后，替換上另外一個曲面零件；接著，再使三維掃描裝置分別掃描另外一個曲面零件、位姿標定塊，然后將圖像上數據傳至上位機，再由上位機的模型仿真分析軟件對圖像數據進行逆向建模及數據分析，以得到第二相對偏轉值；再接著，計算第二相對偏轉值與第一相對偏轉值之間的誤差，以對應得出偏轉誤差；再接著，通過上位機根據偏轉誤差對機器人進行補償修正；然后，對另一個曲面零件進行加工；之后，重復上述步驟，直至所有曲面零件加工完成。
[0027]而采用本發明提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解決曲面零件裝夾后會存在曲面零件發生偏轉的問題，以此減少機器人對曲面零件加工的加工誤差，同時，還有利于提高曲面零件的加工精度。
[0028]本發明還提供裝夾后工件偏轉量造成的定位誤差在線測量補償的曲面零件的加工方法，包括如下步驟:
[0029]S201、準備η個待加工的曲面零件，且η彡2，任一所述曲面零件具有至少一個加工面，并于所述加工面上設置用以對所述加工面進行加工的加工方向；
[0030]S202、設置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置區；
[0031]S203、將一個所述曲面零件設于所述第一放置區上；
[0032]S204、準備用以對所述曲面零件進行加工的機器人，設置所述機器人包括機器人本體以及用以控制所述機器人本體工作的控制單元，使所述機器人本體上配設有用以執行加工指令的執行器，設置所述執行器包括主軸及加工刀具，使所述加工刀具設于所述主軸上;
[0033]S205、設置一供所述機器人安裝設置的第二放置區，并使所述第二放置區靠近于所述第一放置區；
[0034]S206、將所述機器人沿所述加工面的加工方向移動設于所述第二放置區上，并于所述控制單元上設定所述機器人的工作坐標系，且使所述工作坐標系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
[0035]S207、于所述第一放置區與所述第二放置區之間設置一用以標識限定所述機器人的三維空間坐標的標定基準塊，使所述標定基準塊沿所述加工面的加工方向延伸設置，并設置所述標定基準塊包括有若干個對應于所述機器人分段移動的距離的分段基準；
[0036]S208、于所述主軸上設置用以標識界定所述機器人沿所述加工面的加工方向分段移動時從一個分段移至另一個分段產生的距離偏差的標定定位件，設定所述標定定位件相對于所述加工刀具的偏移值，并使所述標定定位件的中心線與所述加工刀具的中心線呈間隔平行設置；
[0037]S209、于所述主軸上設置用以標識界定所述機器人的移動位置相對于理論位姿值的位姿偏差的位姿標定塊，使所述位姿標定塊的中心線與所述主軸的中心線垂直相交，使所述位姿標定塊包括互相垂直的長度方向、寬度方向及高度方向，并使所述位姿標定塊的長度方向與所述工作坐標系的X方向平行、所述位姿標定塊的寬度方向與所述工作坐標系的Y方向平行、所述位姿標定塊的高度方向與所述工作坐標系的Z方向平行；
[0038]S210、于所述第二放置區上設置一用于掃描獲取被測對象的三維空間坐標數據并可對該三維空間坐標數據進行特征點云數據采集及特征自動拼接的三維掃描裝置，使所述三維掃描裝置移動設于所述第二放置區上，且設定所述三維掃描裝置的定位位置；
[0039]S211、準備一用以發出操作指令和顯示結果數據的上位機，使所述上位機上配設有可對所述曲面零件進行模型仿真分析的模型仿真分析軟件，并使所述上位機分別與所述控制單元、所述三維掃描裝置電連接；
[0040]S212、使所述三維掃描裝置分別掃描所述曲面零件、所述位姿標定塊，并將掃描得到的圖像數據傳至所述上位機；
[0041]S213、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數據進行逆向建模及數據分析，以分別得到所述曲面零件、所述位姿標定塊上的三維空間坐標數據，并計算所述曲面零件的三維空間坐標相對于所述位姿標定塊的三維空間坐標的相對偏轉值，且定義該相對偏轉值為第一相對偏轉值；
[0042]S214、通過所述控制單元控制所述機器人對所述曲面零件上對應的分段加工區域進行加工；
[0043]S215、通過所述控制單元控制所述機器人沿所述加工面的加工方向從一個分段移至另一個分段；
[0044]S216、使所述三維掃描裝置分別掃描所述標定定位件、所述標定基準塊上的對應于所述機器人移動的距離的所述分段基準，并將掃描得到的圖像數據傳至所述上位機；
[0045]S217、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數據進行逆向建模及數據分析，以分別得到所述標定定位件、所述標定基準塊上的對應于所述機器人移動的距離的所述分段基準的三維空間坐標數據，并將該兩者得出的三維空間坐標數據進行誤差分析，以得到所述機器人沿所述加工面的加工方向從一個分段移至另一個分段時的距離誤差；
[0046]S218、通過所述上位機將所述距離誤差傳至所述控制單元，再由所述控制單元對所述機器人當前的三維坐標值進行補償修正，并在補償修正后將該距離誤差進行清零；
[0047]S219、重復上述步驟S213至S217，直至所述曲面零件加工完成；
[0048]S220、將已加工的所述曲面零件移離所述第一放置區上，并將待加工的另外一個所述曲面零件設于所述第一放置區上；
[0049]S221、使所述三維掃描裝置分別掃描另外一個所述曲面零件、所述位姿標定塊，并將掃描得到的圖像數據傳至所述上位機；
[0050]S222、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述三維掃描裝置傳送的圖像數據進行逆向建模及數據分析，以分別得到另外一個所述曲面零件、所述位姿標定塊上的三維空間坐標數據，并計算另外一個所述曲面零件的三維空間坐標相對于所述位姿標定塊的三維空間坐標的相對偏轉值，且定義該相對偏轉值為第二相對偏轉值；
[0051]S223、通過所述上位機的所述模型仿真分析軟件對所述第二相對偏轉值與所述第一相對偏轉值進行逆向建模及誤差分析，以得到另外一個所述曲面零件相對于第一個加工的所述曲面零件的偏轉誤差；
[0052]S224、通過所述上位機將所述偏轉誤差傳至所