【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及打磨加工，具體涉及一種航空發動機封嚴件機器人自動打磨方法及機器人設備、計算機設備及存儲介質。
技術介紹
1、航空發動機作為現代飛行器的心臟，其性能直接影響到飛機的整體效能與安全性，航空發動機封嚴件是用于提高發動機效率和性能的關鍵組件，封嚴件主要用于限制或減少氣體泄漏，確保氣流在特定通道內流動，從而最大化燃燒效率和整體引擎性能，這類組件通常安裝在渦輪、壓氣機或其他旋轉部件周圍，通過減少氣體從高壓區泄漏到低壓區來優化發動機的性能，為了適應航空發動機內部的極端工作環境，如高溫、高壓和高速旋轉條件，這些組件必須具備耐高溫、抗磨損特性以應對極端工作環境，因此封嚴件通常由耐高溫、耐磨損的材料制成。
2、目前在航空工業領域內，對于封嚴件的生產制造和維修主要通過傳統的人工手工打磨完成，這一過程涉及到使用砂紙、研磨膏等工具對零件表面進行精細處理，直至達到所需的尺寸精度和平滑度要求，高度依賴于操作人員的經驗和技術水平，此外，為了確保每個封嚴件都能滿足嚴格的質量標準，整個打磨流程往往耗時較長，且需要頻繁地檢查與調整。
3、然而，這種基于手工操作的方法存在多方面的局限性：首先，由于完全依靠人力完成，因此生產效率相對較低，需要較高的人力和時間成本；其次，長期從事此類高強度重復勞動容易對從業者的身體健康造成危害；最后，人為因素容易引入誤差，影響最終產品的質量和一致性。
4、為此，本申請特提出一種機器人自動打磨方法以解決上述技術問題。
技術實現思路
1、本專利技
2、本專利技術采用以下技術方案解決上述技術問題：
3、一種機器人自動打磨方法，通過計算機設備執行以下步驟：
4、s1.點云獲取：將機器人移動到預設位置，使用三維點云相機拍攝獲取點云；
5、s2.獲取磨拋路徑：在獲取的點云上選擇感興趣區域，設置最近鄰搜索半徑r，基于感興趣區域自選點，獲取多組路徑點，以得到可加工路徑；
6、s3.基于可加工路徑的多組路徑點，估計路徑點的位姿；
7、s4.實施機器人打磨：將上述得到的路徑導入機器人設備，完成相應的打磨修復。
8、優選的，所述s1步驟中使用三維點云相機拍攝獲取點云的具體操作步驟包括：預設點云中點的齊次坐標為p1＝(x1,y1,z1,1)，則鄰域p中各點pi的坐標為(xi,yi,zi,i)，根據手眼標定矩陣m，獲得點云坐標p在世界坐標系下的坐標pw
9、pw＝mp
10、其中r為相機姿態的基本旋轉矩陣，l為相機的基本平移矩陣，p為鄰域p內的點。
11、優選的，所述s2步驟中獲取路徑點的具體操作步驟包括：
12、s21.在所選取感興趣區域內選擇一個點，完成半徑為r的最近鄰搜索，計算該搜索結果的重心作為第一個路徑點：其中xi，yi，zi為鄰域內的第i個點的坐標。
13、s22.將上述s21步驟中的搜索鄰域從感興趣區域中排除，避免重復；
14、s23.重復上述s21和s22步驟，直至感興趣區域為空；
15、s24.使用最小生成樹算法將路徑點排序獲得機器人的可加工最優路徑。
16、優選的，所述s3步驟中估計路徑點的位姿的具體操作步驟包括：
17、s31.使用梯度下降法進行路徑點位姿的切向估計，以提升磨拋軌跡路徑的柔順度，具體操作步驟包括：
18、預設需要計算的切向量t為(tx,ty,tz)，點p1的鄰域p對應的法向量集合為n，其中n＝(np|p∈p)；
19、將優化目標函數設置為：
20、
21、其中n為集合n中的法向量數量；
22、預設學習率以及起始位置，使用梯度下降算法可以得到切向t，并且將t單位化：
23、
24、s32.獲取路徑點工具坐標的法向量和接近向量
25、基于切向量為t＝(tx,ty,tz)，確定一個過點p1＝(x1,y1,z1)的平面；
26、將法向量集合n投影到該平面上，得到法向量投影的集合n′并將n′中的向量單位化，以保證法向量與t相互垂直；
27、基于點云數據高采樣率，預設n′中向量分布均勻，因此計算n′中向量的平均值nt，再進行單位化，其中：
28、接近向量o由nt叉乘t得到：
29、一種機器人設備，用于執行上述任一所述的機器人自動打磨方法實現封嚴件磨削，所述設備主體包括六軸機器人、剛性磨拋砂帶機、柔性磨拋砂帶機、工業相機和電動主軸，所述工業相機安裝在電動主軸上。
30、又一方面，本專利技術還公開一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，使得所述處理器執行如上述方法的步驟。
31、再一方面，本專利技術還公開一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行如上方法的步驟。
32、由上述技術方案可知，本專利技術提供了一種機器人自動打磨方法。與現有技術相比本專利技術的具有以下優勢：
33、1.本專利技術針對航空渦輪發動機封嚴件自動打磨方案的缺失，利用點云法向估計算法獲得點云的法向量，根據航空渦輪發動機封嚴件的幾何特征，提出了基于法向量和幾何特征的打磨姿態估計方法，從而估算出了機器人的打磨姿態，有效避免航空渦輪發動機封嚴件磨拋工程中的過磨和過切，提高磨拋精度和表面質量。
34、2.本專利技術通過結合多種點云獲取技術以及預處理算法，借助航空發動機封嚴件的幾何特征，能夠較準確和穩定的估算出砂帶機與路徑點的接觸姿態，從而能夠有效的封嚴件修復過程中的過磨與過切問題。
35、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本專利技術的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本專利技術的范圍。本專利技術的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。當然，實施本專利技術的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
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1.一種機器人自動打磨方法，其特征在于，通過計算機設備執行以下步驟：
2.如權利要求1所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述S1步驟中使用三維點云相機拍攝獲取點云的具體操作步驟包括：預設點云中點的齊次坐標為p1＝(x1,y1,z1,1)，則鄰域P中各點pi的坐標為(xi,yi,zi,i)，根據手眼標定矩陣M，獲得點云坐標p在世界坐標系下的坐標pw
3.如權利要求2所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述S2步驟中獲取路徑點的具體操作步驟包括：
4.如權利要求3所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述S3步驟中估計路徑點的位姿的具體操作步驟包括：
5.一種機器人設備，用于執行上述權利要求1-4任一項所述的機器人自動打磨方法實現封嚴件磨削，其特征在于，所述設備主體包括六軸機器人(1)、剛性磨拋砂帶機(2)、柔性磨拋砂帶機(3)、工業相機(4)和電動主軸(5)，所述工業相機(4)安裝在電動主軸(5)上。
6.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，使得所述處理器執行如權利要求
7.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行如權利要求1至4中任一項所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種機器人自動打磨方法，其特征在于，通過計算機設備執行以下步驟：
2.如權利要求1所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述s1步驟中使用三維點云相機拍攝獲取點云的具體操作步驟包括：預設點云中點的齊次坐標為p1＝(x1,y1,z1,1)，則鄰域p中各點pi的坐標為(xi,yi,zi,i)，根據手眼標定矩陣m，獲得點云坐標p在世界坐標系下的坐標pw
3.如權利要求2所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述s2步驟中獲取路徑點的具體操作步驟包括：
4.如權利要求3所述的機器人自動打磨方法，其特征在于，所述s3步驟中估計路徑點的位姿的具體操作步驟包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭文興，齊博文，黃小康，陳華斌，陳小奇，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：
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