本發(fā)明涉及殼體加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型球殼體開多孔加工方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

受加工應(yīng)力及去除材料后自重變化的影響，球殼體開多孔加工會導(dǎo)致球殼體變形較大、球心基準(zhǔn)偏移，加工困難。

現(xiàn)有技術(shù)中，球殼體開多孔加工一般采用現(xiàn)有的大范圍五軸加工中心來實現(xiàn)，這種方法的局限性太強，只能加工機床范圍內(nèi)直徑大小的球殼體，對于超出現(xiàn)有機床加工范圍的高精度開多孔球殼體加工缺少有效的加工方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種大型球殼體開多孔加工方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中針對大規(guī)格球殼體缺少高精度加工方法的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種大型球殼體開多孔加工方法，包括：

建立所述大型球殼體的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)；

確定加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；

將所述大型球殼體的加工理論模型與所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)比對，獲取基于所述三維空間坐標(biāo)系的加工坐標(biāo)；

移動所述加工系統(tǒng)，基于所述加工坐標(biāo)在所述大型球殼體上開孔；

重復(fù)上述步驟，加工下一孔。

進一步地，所述建立所述大型球殼體的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)包括：

通過兩臺對稱設(shè)置在所述大型球殼體兩側(cè)的激光跟蹤儀以及四個靶球，全覆蓋所述大型球殼體并建立三維空間坐標(biāo)系，獲取其第一組三維數(shù)據(jù)信息；

通過關(guān)節(jié)測量臂測量所述大型球殼體的第二組三維數(shù)據(jù)信息；

將所述第二組三維數(shù)據(jù)信息基于所述三維空間坐標(biāo)系與所述第一組三維數(shù)據(jù)信息擬合。

進一步地，所述關(guān)節(jié)測量臂在執(zhí)行測量前，將所述靶球固定在所述關(guān)節(jié)測量臂上，建立所述關(guān)節(jié)測量臂到所述三維空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

進一步地，所述加工系統(tǒng)在所述大型球殼體上開孔操作依次包括：粗加工、半精加工以及精加工。

進一步地，完成所述粗加工，在進行半精加工之前，基于所述三維空間坐標(biāo)系，二次測量所述大型球殼體，獲取二次大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息并與所述大型球殼體的加工理論模型進行二次比對，獲得半精加工的加工坐標(biāo)。

進一步地，完成所述半精加工，在進行精加工之前，基于所述三維空間坐標(biāo)系，三次測量所述大型球殼體，獲取三次大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息并與所述大型球殼體的加工理論模型進行三次比對，獲得精加工的加工坐標(biāo)。

進一步地，所述加工系統(tǒng)包括：六軸工業(yè)機器人以及組合式移動支架。

一種大型球殼體開多孔加工系統(tǒng)，包括：

三維數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，建立所述大型球殼體的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)；

加工系統(tǒng)，執(zhí)行大型球殼體開孔加工操作；

加工控制系統(tǒng)，確定加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；將所述大型球殼體的加工理論模型與所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)比對，獲取基于所述三維空間坐標(biāo)系的加工坐標(biāo)。

進一步地，所述三維數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)包括：第一激光跟蹤儀、第二激光跟蹤儀、關(guān)節(jié)測量臂以及四個靶球；

所述第一激光跟蹤儀及所述第二激光跟蹤儀對稱設(shè)置在待加工球殼體兩側(cè)；

所述四個靶球設(shè)置在所述待加工球殼體周圍；

所述第一激光跟蹤儀、所述第二激光跟蹤儀、所述關(guān)節(jié)測量臂與所述加工控制系統(tǒng)相連。

進一步地，所述加工系統(tǒng)包括：六軸工業(yè)機器人以及組合式移動支架；

所述六軸工業(yè)機器人與所述加工控制系統(tǒng)相連。

本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本申請實施例中提供的大型球殼體開多孔加工方法，通過測量大型球殼體，建立基于三維空間坐標(biāo)系的大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息；同時，獲取加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系中的位置。通過比對記載加工產(chǎn)品目標(biāo)參數(shù)的理論模型與測得的大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息，確定加工坐標(biāo)；并由所述由加工系統(tǒng)具體執(zhí)行開孔操作；即，所有的測量操作都是基于三維空間坐標(biāo)系實現(xiàn)數(shù)據(jù)表達，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的殼體定位，使得加工精度大幅提升；同時，通過與記載產(chǎn)品目標(biāo)加工參數(shù)的理論模型比對，獲得最佳的加工坐標(biāo)和加工余量，進一步提升了加工精度和可靠性。針對每一個孔都重新進行三維數(shù)據(jù)的測量，能夠充分克服球殼體開孔釋放應(yīng)力，去除材料后自重變化，球殼體開多孔加工導(dǎo)致的球殼體變形、球心基準(zhǔn)偏移的影響，充分保證加工精度。

進一步地，通過激光跟蹤儀以及關(guān)節(jié)測量臂的組合使用，并將兩者的測量數(shù)據(jù)擬合到基于同一三維空間坐標(biāo)系，實現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)的高精度獲取，進一步提升了加工的精度。

進一步地，將開孔加工分為粗加工、半精加工和精加工三個步驟，分布釋放加工造成的殼體結(jié)構(gòu)性變化，并在完成上一加工步驟后，重新測量大型球殼體的三維數(shù)據(jù)，充分保證每次加工的精度，進而提升總體的加工精度和可靠性。

進一步地，通過六軸工業(yè)機器人和組合式移動支架，配合使用實現(xiàn)加工操作具備良好的空間適應(yīng)能力，適應(yīng)大規(guī)格球殼體的加工需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的大型球殼體開多孔加工方法的測量布局示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的大型球殼體開多孔加工方法的加工布局示意圖。

具體實施方式

本申請實施例通過提供一種大型球殼體開多孔加工方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中針對大規(guī)格球殼體缺少高精度加工方法的技術(shù)問題；達到了提升可將加工規(guī)格的適應(yīng)范圍以及加工精度的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供技術(shù)方案的總體思路如下：

通過基于三維空間坐標(biāo)系的測量，將大型球殼體三維數(shù)據(jù)化；并將加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系中定位；大幅提升了加工精度；同時，通過將目標(biāo)加工的理論模型與大型球殼體的三維數(shù)據(jù)信息比對，篩選出基于三維空間坐標(biāo)系表達的加工坐標(biāo)，執(zhí)行加工操作，大幅提升了加工精度和可靠性，同時也擴大了可加工的規(guī)格范圍。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

參見圖1和圖2，一種大型球殼體開多孔加工方法，包括：

建立所述大型球殼體的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)；即，將大型球殼體在三維空間坐標(biāo)系內(nèi)進行三維數(shù)據(jù)化，通常是以所述大型球殼體的球心為空間坐標(biāo)原點展開。

確定加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；即，將加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系內(nèi)定位，建立基于統(tǒng)一坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系。

將所述大型球殼體的加工理論模型與所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)比對，獲取基于所述三維空間坐標(biāo)系的加工坐標(biāo)；即，將大型球殼體的目標(biāo)產(chǎn)品形態(tài)，也就是開完孔后的形態(tài)的理論數(shù)據(jù)模型與測得的大型球殼體的三維數(shù)據(jù)信息進行比對篩選從而獲得開孔的具體坐標(biāo)信息，指導(dǎo)后續(xù)加工操作，實現(xiàn)高精度的開孔指導(dǎo)。

移動所述加工系統(tǒng)，基于所述加工坐標(biāo)在所述大型球殼體上開孔；具體執(zhí)行開孔。

重復(fù)上述步驟，加工下一孔；也就是說，在開多個孔的整體任務(wù)中，每開一個孔，都重復(fù)測量大型球殼體的三維數(shù)據(jù)信息，以克服在卡孔操作過程中，由于開孔應(yīng)力，去料后殼體自重變化，球殼體開多孔加工導(dǎo)致的球殼體變形、球心基準(zhǔn)偏移的影響；保證加工精度。

具體來說，所述建立所述大型球殼體的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)包括：

通過兩臺對稱設(shè)置在所述大型球殼體兩側(cè)的激光跟蹤儀(2、3)以及四個靶球(5、6、7、8)，全覆蓋所述大型球殼體1并建立三維空間坐標(biāo)系，獲取其第一組三維數(shù)據(jù)信息；即基于激光跟蹤儀的大型球殼體的三維數(shù)據(jù)化。

通過關(guān)節(jié)測量臂4測量所述大型球殼體1的第二組三維數(shù)據(jù)信息；即基于關(guān)節(jié)測量臂的三維數(shù)據(jù)化，能夠針對具體的特征。

將所述第二組三維數(shù)據(jù)信息基于所述三維空間坐標(biāo)系與所述第一組三維數(shù)據(jù)信息擬合。將兩個不同數(shù)據(jù)坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)進行擬合，使之成為一個坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)信息；同時實現(xiàn)相互驗證和修正，提升數(shù)據(jù)精度。

進一步地，所述關(guān)節(jié)測量臂4在執(zhí)行測量前，將所述靶球固定在所述關(guān)節(jié)測量臂4上，建立所述關(guān)節(jié)測量臂4到所述三維空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。也就是說，兩個坐標(biāo)系的擬合關(guān)系，遵循一個既定的轉(zhuǎn)換關(guān)系；即，通過激光跟蹤儀追蹤靶球，獲得關(guān)節(jié)測量臂上坐標(biāo)到在先建立的基于激光跟蹤儀的三維空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實現(xiàn)兩者的擬合。

進一步地，所述加工系統(tǒng)在所述大型球殼體上開孔操作依次包括：粗加工、半精加工以及精加工。

具體來說，完成所述粗加工，在進行半精加工之前，基于所述三維空間坐標(biāo)系，二次測量所述大型球殼體，獲取二次大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息并與所述大型球殼體的加工理論模型進行二次比對，獲得半精加工的加工坐標(biāo)。

進一步地，完成所述半精加工，在進行精加工之前，基于所述三維空間坐標(biāo)系，三次測量所述大型球殼體，獲取三次大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息并與所述大型球殼體的加工理論模型進行三次比對，獲得精加工的加工坐標(biāo)。

即，開孔加工過程中，每進行一個加工步驟前都測一測大型球殼體的三維數(shù)據(jù)信息，充分保證每次加工的精度。

進一步地，所述加工系統(tǒng)包括：六軸工業(yè)機器人以及組合式移動支架。從而使各種規(guī)格球殼體的加工需求。

本發(fā)明還基于上述方法提供一種加工系統(tǒng)。

一種大型球殼體開多孔加工系統(tǒng)，包括：

三維數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，建立所述大型球殼體1的三維空間坐標(biāo)系，測量所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)；

加工系統(tǒng)，執(zhí)行大型球殼體開孔加工操作；

加工控制系統(tǒng)，確定加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置坐標(biāo)；將所述大型球殼體的加工理論模型與所述大型球殼體三維數(shù)據(jù)比對，獲取基于所述三維空間坐標(biāo)系的加工坐標(biāo)。

進一步地，所述三維數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)包括：第一激光跟蹤儀2、第二激光跟蹤儀3、關(guān)節(jié)測量臂4以及四個靶球(5、6、7、8)；

所述第一激光跟蹤儀2及所述第二激光跟蹤儀3對稱設(shè)置在待加工球殼體1兩側(cè)；

所述四個靶球(5、6、7、8)設(shè)置在所述待加工球殼體1周圍；

所述第一激光跟蹤儀2、所述第二激光跟蹤儀3、所述關(guān)節(jié)測量臂4與所述加工控制系統(tǒng)相連。

加工控制系統(tǒng)，可以選用基于工業(yè)控制計算機或者數(shù)控系統(tǒng)等的現(xiàn)場控制平臺。

進一步地，所述加工系統(tǒng)包括：六軸工業(yè)機器人9以及組合式移動支架10；所述六軸工業(yè)機器人9與所述加工控制系統(tǒng)相連。

本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本申請實施例中提供的大型球殼體開多孔加工方法，通過測量大型球殼體，建立基于三維空間坐標(biāo)系的大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息；同時，獲取加工系統(tǒng)在所述三維空間坐標(biāo)系中的位置。通過比對記載加工產(chǎn)品目標(biāo)參數(shù)的理論模型與測得的大型球殼體三維數(shù)據(jù)信息，確定加工坐標(biāo)；并由所述由加工系統(tǒng)具體執(zhí)行開孔操作；即，所有的測量操作都是基于三維空間坐標(biāo)系實現(xiàn)數(shù)據(jù)表達，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的殼體定位，使得加工精度大幅提升；同時，通過與記載產(chǎn)品目標(biāo)加工參數(shù)的理論模型比對，獲得最佳的加工坐標(biāo)和加工余量，進一步提升了加工精度和可靠性。針對每一個孔都重新進行三維數(shù)據(jù)的測量，能夠充分克服球殼體開孔釋放應(yīng)力，去除材料后自重變化，球殼體開多孔加工導(dǎo)致的球殼體變形、球心基準(zhǔn)偏移的影響，充分保證加工精度。

進一步地，通過激光跟蹤儀以及關(guān)節(jié)測量臂的組合使用，并將兩者的測量數(shù)據(jù)擬合到基于同一三維空間坐標(biāo)系，實現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)的高精度獲取，進一步提升了加工的精度。

進一步地，將開孔加工分為粗加工、半精加工和精加工三個步驟，分布釋放加工造成的殼體結(jié)構(gòu)性變化，并在完成上一加工步驟后，重新測量大型球殼體的三維數(shù)據(jù)，充分保證每次加工的精度，進而提升總體的加工精度和可靠性。

進一步地，通過六軸工業(yè)機器人和組合式移動支架，配合使用實現(xiàn)加工操作具備良好的空間適應(yīng)能力，適應(yīng)大規(guī)格球殼體的加工需要。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。