本發(fā)明涉及柔性材料修型，具體涉及一種柔性材料修形裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，在某種特制柔性材料修形領(lǐng)域，修形工作主要仰賴(lài)人工操作。然而，由于不同工人個(gè)體之間存在差異，人工修形難以實(shí)現(xiàn)對(duì)某種特制柔性材料修形的標(biāo)準(zhǔn)化和精準(zhǔn)化，從而影響了加工面的整體精度。在對(duì)修形精度要求極高的場(chǎng)合，例如國(guó)際通用的固體設(shè)備待修形材料，柔性材料精度允許的最大誤差僅為0.5毫米。由于該柔性材料的極度敏感性，靜電、不合理的摩擦，甚至刀具與金屬殼的接觸都可能導(dǎo)致燃爆事故的發(fā)生。由于人工操作存在諸多缺陷，包括修形效率低、安全危險(xiǎn)系數(shù)高等問(wèn)題，急需一種全自主的柔性材料修形裝置及方法的引入。該裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作管理，旨在降低生產(chǎn)成本，提高修形效率和修形質(zhì)量，并有效避免因人為因素引起的潛在危險(xiǎn)。因此，迫切需要一項(xiàng)創(chuàng)新性的技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足這一需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種柔性材料修形裝置及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中人工操作存在諸多缺陷，包括修形效率低、安全危險(xiǎn)系數(shù)高的問(wèn)題。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種柔性材料修形裝置，包括外殼體，所述的外殼體包括底板和沿底板長(zhǎng)度方向安裝在底板上表面兩端的前端座和后端座，所述的底板為鏤空結(jié)構(gòu)，且底板的上表面上還安裝有修型機(jī)構(gòu)。

3、所述的修型機(jī)構(gòu)包括支撐架、安裝在支撐架上的驅(qū)動(dòng)單元和安裝在支撐架上的修型單元，所述的驅(qū)動(dòng)單元與修型單元連接用于驅(qū)動(dòng)修型單元，所述的修型單元能夠伸出底板。

4、所述的前端座上還安裝有機(jī)械臂安裝機(jī)構(gòu)。

5、本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

6、所述的支撐架包括驅(qū)動(dòng)單元安裝架。

7、所述的驅(qū)動(dòng)單元安裝架包括依次首尾相接的第一驅(qū)動(dòng)單元安裝板、第二驅(qū)動(dòng)單元安裝板和第三驅(qū)動(dòng)單元安裝板，所述的驅(qū)動(dòng)單元安裝架總體呈底面、頂面和一個(gè)側(cè)面開(kāi)放的空心長(zhǎng)方體形。

8、所述的支撐架還包括修型單元安裝架。

9、所述的修型單元安裝架包括平行布置的第一修型單元安裝板和第二修型單元安裝板，所述的第一修型單元安裝板與第一驅(qū)動(dòng)單元安裝板平行，第二修型單元安裝板與第三驅(qū)動(dòng)單元安裝板平行。

10、所述的第一修型單元安裝板和第二修型單元安裝板之間靠近第二驅(qū)動(dòng)單元安裝板一側(cè)還平行安裝有一對(duì)第一絲杠安裝板和第二絲杠安裝板。

11、所述的支撐架還包括一對(duì)第一連接板。

12、所述的一對(duì)第一連接板分別連接第一修型單元安裝板和第一驅(qū)動(dòng)單元安裝板以及第二修型單元安裝板和第三驅(qū)動(dòng)單元安裝板。

13、所述的支撐架還包括第二連接板，所述的第二連接板安裝在第一修型單元安裝板和第二修型單元安裝板遠(yuǎn)離第一絲杠安裝板的一側(cè)。

14、所述的第二驅(qū)動(dòng)單元安裝板到第二連接板的距離大于第一絲杠安裝板到第二連接板的距離。

15、所述的第一修型單元安裝板和第二修型單元安裝板的外側(cè)還分別安裝有滑塊連接板。

16、所述的驅(qū)動(dòng)單元包括并排安裝在驅(qū)動(dòng)單元安裝架內(nèi)的第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元和第三驅(qū)動(dòng)單元。

17、所述的第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元和第三驅(qū)動(dòng)單元平行于底板布置。

18、所述的第一驅(qū)動(dòng)單元包括依次連接的編碼器、驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、減速器和直流電機(jī)換向器，所述的直流電機(jī)換向器與驅(qū)動(dòng)單元安裝架連接，所述的第二驅(qū)動(dòng)單元和第三驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)單元相同。

19、所述的編碼器、驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)、減速器和直流電機(jī)換向器平行于底板布置。

20、所述的直流電機(jī)換向器用于將驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)輸出的角速度方向由平行于底板轉(zhuǎn)換為垂直于底板。

21、所述的修型單元包括分別與第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元和第三驅(qū)動(dòng)單元連接的第一修型單元、第二修型單元和第三修型單元。

22、所述的第一修型單元包括修型刀，所述的修型刀包括垂直連接的刀身和刀刃，所述的刀身通過(guò)修型滑塊與修型絲杠連接，所述的修型絲杠的兩端分別與第一絲杠固定座和第二絲杠固定座連接，所述的第一絲杠固定座安裝在第一絲杠安裝板上，所述的第二絲杠固定座安裝在第二絲杠安裝板上。

23、所述的刀刃朝向修型單元安裝架一側(cè)。

24、所述的修型絲杠穿出第一絲杠固定座的一端與直流電機(jī)換向器連接。

25、所述的第一修型單元的修型刀為圓弧刀。

26、所述的第二修型單元的修型刀為精修刀。

27、所述的第三修型單元的修型刀為粗修刀。

28、所述的柔性材料修形裝置還包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

29、所述的移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝在底板上表面兩側(cè)沿前端座到后端座方向的導(dǎo)軌，所述的導(dǎo)軌上分別安裝有第一移動(dòng)滑塊。

30、所述的第一移動(dòng)滑塊與滑塊連接板連接。

31、所述的移動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括安裝在前端座和后端座之間的移動(dòng)絲杠，所述的移動(dòng)絲杠穿出后端座的一端與移動(dòng)直流電機(jī)的輸出軸連接，所述的移動(dòng)直流電機(jī)安裝在移動(dòng)直流電機(jī)外殼內(nèi)，所述的移動(dòng)直流電機(jī)外殼安裝在后端座上。

32、所述的移動(dòng)絲杠上安裝有第二移動(dòng)滑塊，所述的第二移動(dòng)滑塊與修型機(jī)構(gòu)連接。

33、所述的柔性材料修形裝置還包括傳感器機(jī)構(gòu)。

34、所述的傳感器機(jī)構(gòu)包括熱成像儀、位置傳感器、激光輪廓儀和靜電監(jiān)測(cè)儀。

35、所述的熱成像儀、位置傳感器和激光輪廓儀均安裝在傳感器安裝板上，所述的傳感器安裝板安裝在第一修型單元安裝板和第二修型單元安裝板之間。

36、所述的靜電監(jiān)測(cè)儀安裝在第一絲杠安裝板內(nèi)側(cè)。

37、所述的傳感器機(jī)構(gòu)還包括力傳感器，所述的力傳感器安裝在修型滑塊上并與修型刀接觸。

38、所述的傳感器機(jī)構(gòu)還包括光柵尺，所述的光柵尺用于確定移動(dòng)絲杠以及修型絲杠的位移。

39、所述的傳感器機(jī)構(gòu)與上位機(jī)連接。

40、所述的前端座和后端座之間還安裝有一對(duì)側(cè)板和頂板。

41、所述的修型絲杠穿出第一絲杠固定座的一端通過(guò)聯(lián)軸器與直流電機(jī)換向器連接。

42、本發(fā)明還給出一種柔性材料修形的方法，采用上述的柔性材料修形裝置實(shí)現(xiàn)，包含以下步驟：

43、步驟1：機(jī)械臂連接好機(jī)械臂安裝機(jī)構(gòu)。

44、移動(dòng)直流電機(jī)、驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)進(jìn)行初始化，并觀測(cè)傳感器機(jī)構(gòu)(5)通過(guò)上位機(jī)回顯的數(shù)據(jù)是否正常。

45、機(jī)械臂通過(guò)機(jī)械臂安裝機(jī)構(gòu)帶動(dòng)修形裝置回到初始狀態(tài)。

46、激光輪廓儀開(kāi)始掃描代加工的柔性材料區(qū)域，同時(shí)位置傳感器定位。

47、待掃描結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)通過(guò)移動(dòng)絲杠傳動(dòng)給第二移動(dòng)滑塊帶動(dòng)修形機(jī)構(gòu)通過(guò)位置傳感器到達(dá)待修形的位置。

48、步驟2：驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)傳動(dòng)修型絲杠帶動(dòng)修型滑塊上的粗修刀進(jìn)行刀具的進(jìn)給，移動(dòng)直流電機(jī)通過(guò)移動(dòng)絲杠傳動(dòng)給第二移動(dòng)滑塊帶動(dòng)修形機(jī)構(gòu)通過(guò)位置傳感器進(jìn)行柔性材料的修形，廢料隨著刀具的移動(dòng)而掉落。

49、同時(shí)上位機(jī)回顯靜電監(jiān)測(cè)儀、熱成像儀、力傳感器采集的指標(biāo)。

50、通過(guò)激光輪廓儀檢測(cè)到大面積修形完后，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)傳動(dòng)修型絲杠帶動(dòng)修型滑塊上的粗修刀回到初始位置，同時(shí)圓弧刀進(jìn)行進(jìn)給，對(duì)邊緣倒角區(qū)域進(jìn)行修形。

51、步驟3：在修形過(guò)程中，出現(xiàn)檢測(cè)指標(biāo)異常設(shè)備立即急停，采用應(yīng)急處理模式降低異常指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值，待指標(biāo)正常后，啟動(dòng)設(shè)備正常操作。

52、對(duì)邊緣倒角修形完成后，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)傳動(dòng)修型絲杠帶動(dòng)修型滑塊上的圓弧刀回到初始位置，激光輪廓儀開(kāi)始掃描加工的柔性材料區(qū)域，滿(mǎn)足修形精度要求后，機(jī)械臂帶動(dòng)修形裝置回到初始位置修形完成。

53、若不滿(mǎn)足修形精度要求，傳動(dòng)修型絲杠帶動(dòng)修型滑塊上的精修刀進(jìn)行進(jìn)給修形，修形完成后激光輪廓儀開(kāi)始掃描加工的柔性材料區(qū)域，滿(mǎn)足要求修形完成機(jī)械臂帶動(dòng)修形裝置回到初始位置，

54、若不滿(mǎn)足繼續(xù)重復(fù)上述操作直到滿(mǎn)足修形要求。

55、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

56、(ⅰ)本發(fā)明提供的一種柔性材料修形裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人化操作管理，降低成本及人工操作危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)可視化全過(guò)程監(jiān)控及無(wú)人化柔性材料修形，提高修形效率。

57、(ⅱ)本發(fā)明提供的一種柔性材料修形裝置，創(chuàng)新性地將電機(jī)、滾珠絲杠、滑塊以及刀具切換過(guò)程緊密集成于修形機(jī)構(gòu)中，使得圓弧刀、粗修刀和精修刀的切換及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)得以無(wú)縫實(shí)現(xiàn)。修形機(jī)構(gòu)巧妙地設(shè)置在底板，通過(guò)底板上移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，使修形機(jī)構(gòu)能夠在二自由度上靈活運(yùn)動(dòng)。此外，機(jī)械臂連接機(jī)械臂安裝機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制修形裝置在空間中進(jìn)行快速大范圍移動(dòng)。

58、(ⅲ)本發(fā)明提供的一種柔性材料修形裝置，采用編碼器、光柵尺以及位置傳感器等裝置進(jìn)行精確控制。激光輪廓儀則用于掃描待加工區(qū)域，實(shí)時(shí)測(cè)量修形量、面積以及加工區(qū)域的修形精度。同時(shí)，熱成像儀、力傳感器和靜電監(jiān)測(cè)儀分別監(jiān)測(cè)修形過(guò)程中的溫度、切削力和靜電情況。上位機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)顯示該裝置的工作狀態(tài)和監(jiān)測(cè)的指標(biāo)，便于人工進(jìn)行干預(yù)，使修形過(guò)程更加高質(zhì)高效。這種整合了多種控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)的綜合裝置，為修形工作提供了全面而可靠的解決方案。

59、(ⅳ)本發(fā)明提供的一種柔性材料修形方法，實(shí)現(xiàn)全自主無(wú)人化操作，通過(guò)全程修形加工管理監(jiān)控，有效提高生成的安全性、加工效率以及修形精度，同時(shí)降低了人工成本。此一創(chuàng)新性方法不僅在實(shí)現(xiàn)高效修形的同時(shí)保障安全，更為整個(gè)加工流程引入了先進(jìn)的自主化技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)了顯著的技術(shù)突破。