一种冲压自动化端拾器的仿真辅助设计方法

摘要

本专利提出一种冲压自动化端拾器的仿真设计方法，以及端拾器设计的完整思路，同时通过计算机仿真完成端拾器的整个制作和调试工作，包括建模前仿真求解，建模后的仿真验证。本方法与现有技术相比，端拾器从设计到制作，以及虚拟在线调试，均通过在DELMIA V5和CATIA V5软件中实现，通过这种方便可靠的仿真手段，可为冲压工序件快速确定端拾器二级杆系和三级杆系的布置情况，快速确定其空间姿态和长度，可明显提升端拾器质量和设计制作效率，且能大大降低调试成本。

主权项

一种冲压自动化端拾器的仿真辅助设计方法，所述端拾器包括主杆、二级杆、三级杆和吸盘，主杆与机械手相连，三级杆与吸盘连接，二级杆一端通过夹紧器与主杆连接，另一端通过转接头与三级杆连接，其特征在于：所述端拾器的设计方法的步骤如下：1）运用Dassault Systemes DELMIA V5软件，在DELMIA V5软件中制作杆件装配体模型，具体杆件装配体模型如下：制作一个五自由度虚拟装置，作为三级杆装置，其包括三级杆和与三级杆连接的吸盘，三级杆为圆杆，吸盘可在三级杆上滑动并能自转；制作一个六轴虚拟机器人，作为二级杆正向捕捉机器人，简称捕捉机器人，用来确定二级杆在主杆上的安装位置，捕捉机器人的末端有捕捉机器人末端示教点； 制作一个三自由度的虚拟机器人，作为二级杆反向搜索机器人，简称搜索机器人，用来搜索二级杆在三级杆上的安装位置，搜索机器人的末端有搜索机器人末端示教点； 把三级杆、捕捉机器人、搜索机器人装配好，形成杆件装配体模型，其中捕捉机器人的底座与三级杆之间以旋转副连接，捕捉机器人的末端与搜索机器人的底座以固定副连接，搜索机器人的末端返回至捕捉机器人的底座，冲压工序件上的每一个吸盘都对应着一个这样的杆件装配体，将杆件装配体存入标准零件库，以反复调用；2）新建一个DELMIA V5的装配体文件，制作端拾器装配体模型，先从数据库中调入冲压工序件、机械手末端部件和端拾器主杆的三维模型，根据机械手自动化条件确定三者的相对位置；3）确定各吸盘在冲压工序件上的抓取位置，并确定各吸盘的形状和尺寸；4）确定每一个吸盘在各自抓取位置点的法向，并且参照绝对坐标系的X轴确定各抓取位置点的X向；5）参照每个抓取位置点的法向和X向，创建对应的当地坐标系，并使坐标系Z轴与型面在该抓取位置点的法向一致，并将每个坐标系的X轴统一指向绝对坐标系的X轴； 6）从数据库中调入事先创建好的杆件装配体模型，根据冲压工序件上的抓取位置点坐标系和杆件装配体的三级杆装置上的吸盘的坐标系，将三级杆上的吸盘先安装到冲压工序件上的一个安装点，捕捉机器人和搜索机器人被携带至适当位置； 7）示教杆件装配体模型中的捕捉机器人，示教捕捉机器人末端示教点定位到主杆的轴线上，确定二级杆在主杆上的安装位置，然后通过调节捕捉机器人的末端指向，将搜索机器人的姿态横向垂直于主杆；8）捕捉机器人的末端携带搜索机器人的底座套接在主杆上，然后开始示教搜索机器人，示教搜索机器人末端示教点返回至捕捉机器人底座，至此，搜索机器人的位置和姿态就直接确定了当前杆件装配体模型的二级杆的位置、姿态和长度，同时确定了三级杆长度；9）调入其他杆件装配体模型，按照步骤3）至8）依次确定其他吸盘对应的三级杆和二级杆；10）运用CATIA V5软件，在CATIA V5软件中，按照当前杆件装配体模型文件中的信息，建模设计出整个端拾器；11）在DELMIA V5软件中进行端拾器的仿真验证和优化，模拟端拾器在当前工位的抓件动作，另外模拟该端拾器在下一工位的放件动作，综合分析端拾器整体空间，进一步调整优化二级杆和三级杆的布局。