在汽车轮毂等工件生产过程中,需要校正由热处理工艺引起的形变。超声喷丸技术与模压、滚压等校形技术相比,其设备投入和维护费用低,校形精度和效率高,不会引起轮毂内部损伤。基于工业机器人平台研发超声喷丸自动化设备,具有可控性强、功能拓展性好等优点,有望推进超声喷丸技术在大型铝制工件精密加工领域的应用,但目前仍存在着工作站布局不合理、机器人控制软件对外围设备的兼容性差、工件形貌测量对工装精度要求过于苛刻等问题。本课题基于工业机器人、超声喷丸枪、高精度二维激光及滑台、工件转台等设备,设计了机器人超声喷丸校形系统。首先,针对KUKA KR60-3工业机器人建立正逆运动学模型,分析其工作空间与奇异位形,并结合KUKA Sim Pro仿真软件,基于给定作业轨迹进行空间约束仿真、干涉仿真与奇异位形仿真,判定工作站布局的合理性,实现机器人的高效作业,解决了现有商用软件难以直接运用于机器人自动化加工工作站布局设计的问题。其次,依据工作站布局,完成了包含工件形貌测量模块、加工区域判定模块以及机器人运动控制模块的系统硬件集成设计,并在Lab VIEW开发环境下建立队列消息状态机架构,实现自动化加工过程中的状态切换以及设备间的数据传输处理,解决了现有机器人控制软件对第三方外围设备兼容性差的问题。再次,在工件转台旋转轴线与激光滑台导轨不平行的情况下,提出通过拟合转台旋转轴线以及滑台导轨所在直线方程,结合设备尺寸参数求解二维激光到转台旋转轴线的准确距离,从而准确完成二维到三维点云坐标变换,建立工件三维形貌,减小了工装误差对轮毂形貌测量结果的影响。最后,基于开发的机器人超声喷丸校形系统,对板件与轮毂进行了工件形貌测量与校形加工实验,验证了系统的有效性。机器人超声喷丸校形系统提高了轮毂的生产效率,降低了制造业中的人工成本,促进了汽车制造业的发展。除此之外,机器人超声喷丸校形系统为智能化超声加工工作站提供了示范应用,为中国制造2025战略的发展做出了一份贡献。