曲面零件的加工方法及曲面零件的加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及曲面零件的加工技术领域，尤其涉及一种大尺寸曲面零件的加工方法及曲面零件的加工设备。
【背景技术】
[0002]目前对于大尺寸的曲面零件的加工方式，普遍为采用CNC机床加工或者人工加工，可是，若采用CNC机床加工，则存在机床占地面积大、成本高的问题；若采用人工加工，则存在效率低、精度差的问题。
[0003]因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供曲面零件的加工方法，以解决现有技术中在加工大尺寸曲面零件时存在占地面积大、成本高、效率低及精度差的问题。
[0005]本发明是这样实现的，曲面零件的加工方法，包括以下步骤:
[0006]S101、准备η个待加工的曲面零件，且η彡2，任一所述曲面零件具有至少一个加工面，并于所述加工面上设置用以对所述加工面进行加工的加工方向；
[0007]S102、设置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；
[0008]S103、将一个所述曲面零件设于所述第一放置区上；
[0009]S104、准备用以对所述曲面零件进行加工的机器人，设置所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，使所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，设置所述执行器包括主轴及加工刀具，使所述加工刀具设于所述主轴上;
[0010]S105、设置一供所述机器人安装设置的第二放置区，并使所述第二放置区靠近于所述第一放置区；
[0011]S106、将所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上，并于所述控制单元上设定所述机器人的工作坐标系，且使所述工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
[0012]S107、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，使所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交，使所述位姿标定块包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，并使所述位姿标定块的长度方向与所述工作坐标系的X方向平行、所述位姿标定块的宽度方向与所述工作坐标系的Y方向平行、所述位姿标定块的高度方向与所述工作坐标系的Z方向平行；
[0013]S108、于所述第二放置区上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置，使所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上；
[0014]S109、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，使所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，并使所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接；
[0015]S110、使所述三维扫描装置分别扫描所述曲面零件、所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；
[0016]S111、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到所述曲面零件、所述位姿标定块上的三维空间坐标数据，并计算所述曲面零件的三维空间坐标相对于所述位姿标定块的三维空间坐标的相对偏转值，且定义该相对偏转值为第一相对偏转值；
[0017]S112、通过所述控制单元控制所述机器人对所述曲面零件进行加工；
[0018]S113、将已加工的所述曲面零件移离所述第一放置区上，并将待加工的另外一个所述曲面零件设于所述第一放置区上；
[0019]S114、使所述三维扫描装置分别扫描另外一个所述曲面零件、所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；
[0020]S115、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到另外一个所述曲面零件、所述位姿标定块上的三维空间坐标数据，并计算另外一个所述曲面零件的三维空间坐标相对于所述位姿标定块的三维空间坐标的相对偏转值，且定义该相对偏转值为第二相对偏转值；
[0021]S116、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述第二相对偏移值与所述第一相对偏移值进行逆向建模及误差分析，以得到另外一个所述曲面零件相对于第一个加工的所述曲面零件的偏转误差；
[0022]S117、通过所述上位机将所述偏转误差传至所述控制单元，再由所述控制单元对所述机器人当前的三维空间坐标数据进行补偿修正；
[0023]S118、通过所述控制单元控制所述机器人对另外一个所述曲面零件进行加工；
[0024]S119、重复上述步骤S113至S118，直至η个所述曲面零件加工完成。
[0025]具体地，设置所述位姿标定块为长方体结构，并使所述长方体结构的长度、宽度及高度互不相等。
[0026]本发明的曲面零件的加工方法的技术效果为:通过设有机器人、位姿标定块、三维扫描装置及上位机，由此，先使三维扫描装置分别扫描曲面零件、位姿标定块，然后将图像上数据传至上位机，再由上位机的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第一相对偏转值；然后，对该曲面零件加工；而加工完后，替换上另外一个曲面零件；接着，再使三维扫描装置分别扫描另外一个曲面零件、位姿标定块，然后将图像上数据传至上位机，再由上位机的模型仿真分析软件对图像数据进行逆向建模及数据分析，以得到第二相对偏转值；再接着，计算第二相对偏转值与第一相对偏转值之间的误差，以对应得出偏转误差；再接着，通过上位机根据偏转误差对机器人进行补偿修正；然后，对另一个曲面零件进行加工；之后，重复上述步骤，直至所有曲面零件加工完成。
[0027]而采用本发明提供的曲面零件的加工方法，不但有效地解决曲面零件装夹后会存在曲面零件发生偏转的问题，以此减少机器人对曲面零件加工的加工误差，同时，还有利于提高曲面零件的加工精度。
[0028]本发明还提供装夹后工件偏转量造成的定位误差在线测量补偿的曲面零件的加工方法，包括如下步骤:
[0029]S201、准备η个待加工的曲面零件，且η彡2，任一所述曲面零件具有至少一个加工面，并于所述加工面上设置用以对所述加工面进行加工的加工方向；
[0030]S202、设置一供所述曲面零件停靠放置的第一放置区；
[0031]S203、将一个所述曲面零件设于所述第一放置区上；
[0032]S204、准备用以对所述曲面零件进行加工的机器人，设置所述机器人包括机器人本体以及用以控制所述机器人本体工作的控制单元，使所述机器人本体上配设有用以执行加工指令的执行器，设置所述执行器包括主轴及加工刀具，使所述加工刀具设于所述主轴上;
[0033]S205、设置一供所述机器人安装设置的第二放置区，并使所述第二放置区靠近于所述第一放置区；
[0034]S206、将所述机器人沿所述加工面的加工方向移动设于所述第二放置区上，并于所述控制单元上设定所述机器人的工作坐标系，且使所述工作坐标系包括互相垂直的X方向、Y方向及Z方向；
[0035]S207、于所述第一放置区与所述第二放置区之间设置一用以标识限定所述机器人的三维空间坐标的标定基准块，使所述标定基准块沿所述加工面的加工方向延伸设置，并设置所述标定基准块包括有若干个对应于所述机器人分段移动的距离的分段基准；
[0036]S208、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人沿所述加工面的加工方向分段移动时从一个分段移至另一个分段产生的距离偏差的标定定位件，设定所述标定定位件相对于所述加工刀具的偏移值，并使所述标定定位件的中心线与所述加工刀具的中心线呈间隔平行设置；
[0037]S209、于所述主轴上设置用以标识界定所述机器人的移动位置相对于理论位姿值的位姿偏差的位姿标定块，使所述位姿标定块的中心线与所述主轴的中心线垂直相交，使所述位姿标定块包括互相垂直的长度方向、宽度方向及高度方向，并使所述位姿标定块的长度方向与所述工作坐标系的X方向平行、所述位姿标定块的宽度方向与所述工作坐标系的Y方向平行、所述位姿标定块的高度方向与所述工作坐标系的Z方向平行；
[0038]S210、于所述第二放置区上设置一用于扫描获取被测对象的三维空间坐标数据并可对该三维空间坐标数据进行特征点云数据采集及特征自动拼接的三维扫描装置，使所述三维扫描装置移动设于所述第二放置区上，且设定所述三维扫描装置的定位位置；
[0039]S211、准备一用以发出操作指令和显示结果数据的上位机，使所述上位机上配设有可对所述曲面零件进行模型仿真分析的模型仿真分析软件，并使所述上位机分别与所述控制单元、所述三维扫描装置电连接；
[0040]S212、使所述三维扫描装置分别扫描所述曲面零件、所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；
[0041]S213、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到所述曲面零件、所述位姿标定块上的三维空间坐标数据，并计算所述曲面零件的三维空间坐标相对于所述位姿标定块的三维空间坐标的相对偏转值，且定义该相对偏转值为第一相对偏转值；
[0042]S214、通过所述控制单元控制所述机器人对所述曲面零件上对应的分段加工区域进行加工；
[0043]S215、通过所述控制单元控制所述机器人沿所述加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段；
[0044]S216、使所述三维扫描装置分别扫描所述标定定位件、所述标定基准块上的对应于所述机器人移动的距离的所述分段基准，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；
[0045]S217、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到所述标定定位件、所述标定基准块上的对应于所述机器人移动的距离的所述分段基准的三维空间坐标数据，并将该两者得出的三维空间坐标数据进行误差分析，以得到所述机器人沿所述加工面的加工方向从一个分段移至另一个分段时的距离误差；
[0046]S218、通过所述上位机将所述距离误差传至所述控制单元，再由所述控制单元对所述机器人当前的三维坐标值进行补偿修正，并在补偿修正后将该距离误差进行清零；
[0047]S219、重复上述步骤S213至S217，直至所述曲面零件加工完成；
[0048]S220、将已加工的所述曲面零件移离所述第一放置区上，并将待加工的另外一个所述曲面零件设于所述第一放置区上；
[0049]S221、使所述三维扫描装置分别扫描另外一个所述曲面零件、所述位姿标定块，并将扫描得到的图像数据传至所述上位机；
[0050]S222、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述三维扫描装置传送的图像数据进行逆向建模及数据分析，以分别得到另外一个所述曲面零件、所述位姿标定块上的三维空间坐标数据，并计算另外一个所述曲面零件的三维空间坐标相对于所述位姿标定块的三维空间坐标的相对偏转值，且定义该相对偏转值为第二相对偏转值；
[0051]S223、通过所述上位机的所述模型仿真分析软件对所述第二相对偏转值与所述第一相对偏转值进行逆向建模及误差分析，以得到另外一个所述曲面零件相对于第一个加工的所述曲面零件的偏转误差；
[0052]S224、通过所述上位机将所述偏转误差传至所