双机器人协同自动装配的智能化柔性生产线及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工领域，具体涉及数字化装配技术。
【背景技术】
[0002]工业机器人因其在高柔性和低成本等方面的优势，使其在工业领域被广泛应用。在航空制造领域研究最广泛的为机器人自动钻铆，机器人从产品一侧压紧产品，之后进行制孔和铆接，制孔过程中一般难以抑制毛刺的产生。常需要在完成制孔以后人工检查去毛刺再进行铆接。而对于航空领域需要大量制孔铆接的产品，这种工作方式将其影响工作效率，且不能保障航空领域产品对加工质量的高要求。
【发明内容】
[0003]本发明设计了一种双机器人协同自动装配的智能化柔性生产线及其运行方法，能够完成双侧制孔和单侧铆接，采用双侧压紧能够有效抑制毛刺，适用于电磁铆接、压铆等对质量要求更高的铆接形式，既保证了操作灵活度和铆接率，又实现了更高的制孔和铆接质量，且能够通过更换末端执行器实现更加复杂的任务。
[0004]本发明提供的技术方案为:
一种双机器人协同自动装配的智能化柔性生产线，设有工控机、激光跟踪仪、柔性工装、试刀站及协同工作的双工业机器人，其特征在于，所述双工业机器人包括第一机器人和第二机器人，通过第一移动平台、第二移动平台分别安装在两条并行的轨道上，双工业机器人各自设有末端执行器，安装在末端执行器钻孔工位的压力脚包括从制孔侧正面压紧产品的主压力脚和从背面压紧产品的辅助压力脚，双工业机器人主从关系分配后，所述主压力脚安装在主机器人末端执行器上，辅助压力脚安装在从机器人末端执行器上；
上述结构中:
所述柔性工装设置在两并行轨道之间，用于对产品的夹紧和定位，包括控制单元和执行机构，其控制单元与工控机通信连接；
所述试刀站设置在两并行轨道之间，用于工业机器人末端执行器的对刀、换刀和试钻，包括控制单元和执行机构，其控制单元与工控机通信连接；
两移动平台上均安装有机器人控制柜和真空吸肩装置，所述机器人控制柜与对应的机器人和移动平台连接，控制对应的工业机器人和移动平台运行，并与工控机通信连接；所述真空吸血装置的抽吸气管连接至对应机器人的末端执行器；所述第一移动平台上还设有主控制柜，与第一机器人的末端执行器、真空吸肩装置连接，控制第一机器人末端执行器和真空吸肩装置的运行，并与所述工控机通信连接；所述第二移动平台上设有从控制柜，与第二机器人的末端执行器、真空吸肩装置连接，控制第二机器人末端执行器和真空吸肩装置的运行，并与所述主控制柜通信连接；两移动平台上至少其一安装有送钉系统，所述送钉系统与该移动平台上工业机器人的末端执行器连接，由该移动平台上的主控制柜/从控制柜控制; 所述激光跟踪仪与所述工控机连接，用于建立现场坐标系、对机器人进行运动学标定。
[0005]在上述内容的基础上，进一步改进的技术方案还包括:
一种用于如上所述的一种双机器人协同自动装配的智能化柔性生产线的运行方法，其特征在于，包括以下步骤:
一)利用激光跟踪仪在工控机中对两台工业机器人分别进行运动学标定，建立精度补偿数据包和现场坐标系，所述现场坐标系包括世界坐标系、机器人基坐标系、工装坐标系，并建立双工业机器人基坐标系之间的关系；
二)将产品数模导入到工控机，利用离线编程软件生成NC加工程序；
三)对生产线的各部件进行自检，若自检结果正常，执行下一步，若自检结果为非正常，进行故障排查；
四)将产品安装到柔性工装上，对产品进行夹紧和定位，控制工业机器人在Home位置待机；
五)在工控机中执行NC测试程序，控制工业机器人及末端执行器在试刀站进行试钻操作；
六)将步骤二)生成的NC加工程序导入工控机的系统总控软件中执行，完成加工任务。
[0006]进一步的，所述步骤二)包括:
采用CATIA 二次开发的方式从产品数模中提取出所有孔位的完整设计信息，生成产品设计信息数据文件；
利用Visual C++和OpenGL混合编程开发可视化交互的离线编程软件读取产品设计信息数据文件，对工业机器人任务、末端执行器任务进行离线规划，通过后置处理模块生成符合预定编码格式的NC加工程序；
依托Delmia软件及其二次开发功能，建立NC加工程序的仿真任务并进行碰撞干涉检查。
所述步骤五)中的试钻操作过程如下:
Al)控制移动平台在轨道上移动，带动双工业机器人转至试刀站站位；
A2)根据解析的NC代码进行机器人主从分配，若双工业机器人的主从关系需要切换，将双工业机器人定位至试刀站的压力脚快换位，进行压力脚的更换，若无需切换则执行下一步；
A3)将主机器人定位至试刀站的换刀位，通过试刀站的换刀执行机构将加工刀具换至主机器人末端执行器上；
A4)将主机器人定位至试刀站的基准检测坐标系标定位，通过测量对末端执行器上的基准检测模块进行坐标系标定；
A5)将主工业机器人定位至试刀站的对刀位，通过测量获得工控机系统总控软件中标定的虚拟刀尖点和刀具实际刀尖点之间的关系，反馈至工控机进行刀偏补偿，并将该刀偏利用双工业机器人基坐标系之间的关系转化至从机器人，用于修正工控机对主、从机器人的点位控制；
A6)将双工业机器人定位至试刀站的试钻位，利用主机器人末端执行器上的法向检测模块，检测出刀具法向和试钻板法向的偏差，并将该偏差利用双工业机器人基坐标系之间的关系转化至从机器人，控制双工业机器人进行法向找正，使主机器人刀具轴线、主压力脚轴线和从机器人的辅助压力脚轴线垂直于试钻板；
A7)将真空吸肩装置打开，控制两末端执行器将压力脚推出双向压紧试钻板，将主机器人末端执行器转到钻孔工位在试钻板上进行试钻；
AS)将主机器人末端执行器转至锪窝检测工位对该孔进行锪窝检测；
A9)检测试钻、锪窝结果是否正常，若不正常，反馈至工控机对加工参数进行修正，若正常则执行下一步。
[0007]所述步骤六)中的加工任务包括:
BI)根据解析的NC代码进行机器人主从分配，若双工业机器人的主从关系需要切换，将双工业机器人定位至试刀站的压力脚快换位，进行压力脚的更换，若无需切换则执行下一步；
B2)控制移动平台在轨道上移动，带动双工业机器人转换至安装了产品的工装站位，利用主机器人末端执行器的基准检测模块对产品进行基准检测，建立待加工产品在系统总控软件中的理论坐标系和实际坐标之间的联系，依据该联系修正NC加工程序中的由主机器人制孔的待加工孔位数据，并将该联系利用双机器人基坐标系之间的关系转化至从机器人，用于修正工控机对主、从机器人的点位控制；
B3)利用上述步骤一)中建立的精度补偿包对修正后的待加工孔位数据进行再次修正；B4)将双工业机器人按照修正后的待加工孔位数据进行定位，利用主机器人末端执行器上的法向检测模块，检测出刀具法向和产品法向的偏差，并将该偏差利用双机器人基座标系之间的关系转化至从机器人，控制双工业机器人进行法向找正，使主机器人刀具轴线、主压力脚轴线和从机器人上的辅助压力脚轴线垂直于产品；
B5)打开真空吸肩装置，控制两末端执行器将压力脚推出双向压紧产品，将主机器人末端执彳丁器转换至钻孔工位进彳丁钻孔、镑窝，完成一次制孔；
B6)将主机器人末端执行器转至锪窝检测工位对该孔进行锪窝检测。
[0008]B7)送钉系统选择相应