制造大型机器的部件一般来说应与客户的特别要求相适应，需一次成型，且满足高的质量要求。这一点也特别适用于蒸汽涡轮机(见图1)及其部件的生产。位于Ruhr河畔Muelheim的西门子股份公司的蒸汽涡轮机生产部门和Fraunhofer IPA(Fraunhofer生产技术和自动化研究所)的研究人员开发了一套系统，它可以自动清理蒸汽涡轮机轴，并进行锐边加工。

超过100吨重的部件在去毛刺的过程中往往会出现很大一部分的价值流失。手工去毛刺存在着部件损坏的隐患，并使价值流失的程度升高。另外，这项工作从身体的角度来看非常容易致人疲劳，且束缚了一批受过专门培训，其他工作岗位迫切需要的人才。除了能降低成本外，使用机器人还拥有改善人体工程学和质量方面的巨大潜能。基于成本和可进入性的原因，使用传统机床加工部件已不太合适。

合作项目旨在开发一套使用工业机器人为机械部件去毛刺的系统。在项目中必须解决的核心问题是，达到要求的精度，自动生成加工程序，特别是调整机器人的运动轨迹以到达部件上准确的位置。

CAD(计算机辅助设计)模式和点云的高精度调节

为了解决存在的问题，西门子公司及Fraunhofer生产技术和自动化研究所开发了一套机器人系统，并对其进行了测试(见图3)。该系统可以在高变量的情况下进行机动灵活和自动化的精加工，其核心部件是一个影像处理系统，可在计算机辅助设计模式下，借助机器人通过3D传感器在部件表面收集到的点云来对轴进行调节。这样一来，在确定轴方位时可以达到0,1毫米以及更高精度的水平，同时，还可对机器人的加工程序进行相应调整(见图4)。这种基于计算机辅助设计的附件可以兼顾不同部件的几何形状，并在6个自由度范围内修正程序。、

消除部分大型毛刺本身对测量(扫描)的干扰是精加工过程中的一项挑战，研发出的记录装置可以识别毛刺，并过滤相应的数据。即使是对于很大的部件毛刺，软件也能达到0,06毫米的精度。为了达到这样的一个高精度，有许多细节问题需要解决，因为，使用此类高精度级别的机器人仍是一个新领域。

除了适用于高精度调节传感器数据和计算机辅助设计模式的规则系统外，尤其是对机器人的传感器和器具还必须要进行**校准。机器人制造技术一般情况下可**到几个十分之一毫米，但这仍然不能满足高精度去毛刺的要求，而且也不可能进行手工补偿性操作。

制订完成轴一次成型的程序

Fraunhofer IPA的研究者们设计了一套方法，以***定主轴和机器人传感器的方位(见图5)。对传感器和机器人器具的测定在此也带来了其它领域的巨大应用潜能，在这些领域，高精度发挥着重要的作用，而手工操作则需要放弃。即使是对于常规设备，也必须找出那些经常在端部执行器和其他部件校准时发生的问题。在这个过程中，那些小小的偏差会通过整体的错误链向相关工艺的偏差传播，比如，在校准一个传感器的时候，借助为西门子公司设计的用于传感器数据分析和器具校准的程序，使我们又有能力，以锐边加工所需的精度准确地测定部件方位，并以合适的精度沿边缘线移动器具。

另外，此前的项目目标在于，自动生成一套用于轴一次成型的机器人加工程序。常规CAD/CAM系统因可进入性范围较窄而不可能使用。有时候，在器具和部件之间只有几毫米的空间。为使加工工作得以实施，必须有一个特别的、与部件相适应的加工策略，以充分利用机器人的6个自由度。在这个过程中，机器人充分展示了其优势，它在加工任务中所拥有的富裕运动空间使其能够自由移动。

为了解决这个问题，人们设计了一套特殊的、基于参数的编程系统。通过该系统，可以自动生成机器人针对不同部件类型的加工程序。为了达到所要求的锐边加工，生成了多个铣磨轨道。尽管空间狭小，但通过熟练运用机器人的运动轴，就可以避免与部件之间的碰撞。

用于部件测量的光切感应器已安装在机器人上

只要有可能，加工过程基于可进入性的原因将在三轴驱动的前提下完成。如果出现凹陷部分，由于铣磨角度偏大，将在铣磨侧面的侧凹陷部分充分运用6轴机器人的运转可能性。因为是分别针对每一个边缘和每一个部件来设计程序，所以也可以将事先测定的的加工允许误差加载到程序里面。

整个精加工和到目前为止只能手工操作的精加工，要求人们在设计机器人器具时转变思想。*根本的首先是对加工过程和部件准入度较差时的高精度要求。根据地方项目登记处的意见，人们设计了终端执行器方案(见图5)，在其上安装了一个用于部件测量的光切感应器，并将整个器具固定安装在机器人的某个单元;这样两个部件的工作区域处于同一个工作空间。通过这种方式，机器人完成加工任务时的精度再现性高，而且达到了*高的准入度。那些一般用于部件几何数据测量的，贵重的、引进的测量设备，比如激光跟踪仪，均可弃而不用。

通过设计的部件测量程序，机器人可以将自身**地调整到部件的某个部位，而不必要使用一个固定的、昂贵的和经常是几何数据不确定的部件夹紧装置。对于大型部件而言，这样尤其可以节约费用，不过对于小型部件，比如焊接组件的加工，也值得推荐。通过对比传感器数据，以部件上数千个点为基础的计算机辅助设计模型以及所使用的算法，整个工作过程，相对于允许误差和干扰轮廓要可靠得多。在西门子和Fraunhofer合作项目的框架内得到充分证实，即使是*高长度达20毫米的毛刺，也不会对部件检测带来任何问题。连那些附着在部件表面的屑片，也可通过大数据群有效地从传感器数据中过滤出来。通过部件检测和自动的程序生成相结合，可以为每一个铣磨工作生成一个与部件允许误差和部件方位完全相契合的程序。

从已得到的结果来看，通过大型机器人可以实现有效半径超过3米(见图2和图6)的高精度加工。目前Fraunhofer的研究人员和西门子公司正致力于进一步提高精度，特别是机器人的侧面，机器人在其间已达到的精度上还存在一定的限制因素。此外，所有用于生产使用的单个部件须保持良好的状态，鉴于部件的高额价值须采取特殊的措施保障其**。