[00129184]大型水轮机叶片机器人自动打磨系统研制及应用

大型铸锻件在铸锻成型后,需要对其表面进行清理打磨,以便采用无损探伤的检测手段去发现和确认构件内部和近表面是否存在制造缺陷。由于大型铸锻件毛坯尺寸大、一致性差,难以基于设计模型实现自动打磨,国内外大型铸锻件生产企业目前都采用人工打磨方式,其生产效率低、打磨质量不稳定、人工成本高、粉尘污染严重等矛盾日益突出。 为解决上述问题,本课题依托四川省科技计划重点研发项目（编号：2018GZ0299）,重点针对大型水轮机叶片,开展大型铸锻件表面自动打磨系统研制。课题于2019年12月结题,获得国家发明专利受理4项,实用新型专利授权1项,软件著作权登记4项。通过课题研究,研制完成的大型铸锻件表面自动打磨系统用于替代目前企业采用的人工打磨作业方式,填补了国内外空白。 课题针对大型铸锻件表面自动打磨工艺、三维模型重建技术、工业机器人在线自动编程等关键问题进行研究,解决了大型铸锻件专用打磨工具设计与自动恒力柔性控制、大型铸锻件表面三维模型快速重建、打磨轨迹自动规划与执行等关键问题,开发了机器人自动打磨任务管理调度、工业机器人打磨头控制、机器人运动轨迹自动规划、点数据生成机器人实时控制程序等软件模块。 课题研制的大型铸锻件表面自动打磨系统已进入生产性验证环节,根据生产现场反馈结果显示自动打磨系统具备以下优势：①自动打磨系统采用的工业机器人作业半径大于2m;在增加机器人外部轴的基础上,可进一步增大系统的作业范围。②自动打磨系统可在较短时间内实现大型铸锻件表面模型重建,降低了对需要打磨的大型铸锻件摆放的位置精度要求,提高了系统作业效率,简化了操作流程。③自动打磨系统对大型铸锻件表面磨抛后的表面粗糙度小于6.3μm,且打磨质量稳定,符合后续作业的技术需求。④自动打磨系统可免除大型铸锻件生产环节中的电刨加工去釉化层工序,简化企业生产流程。总体来说,课题研制的大型铸锻件表面自动打磨系统能够简化大型铸锻件生产企业的生产流程,减轻工人劳动强度,降低企业生产成本。随着系统功能的进一步完善,预期可全面替代大型铸锻件生产企业目前采用人工作业方式,大幅降低企业生产成本,提升企业智能制造水平。