| 发明名称 | 工业机器人精准制孔的四点法向调平方法 | ||
| 摘要 | 本发明提出一种工业机器人精准制孔的法向调平方法，利用四个激光距离传感器建立零面坐标系，根据加工过程中四个激光距离传感器在加工表面的实际光点位置，来确定加工表面和刀具轴线的实际夹角，并将夹角传给工业机器人，通过多次循环调整工业机器人直到加工表面和刀具轴线的垂直角度符合要求；同时，在法向调平中将工业机器人工具坐标系的原点标定在和缩回状态的压力鼻平面沿刀具轴线正方向距离为l的平行平面上，该平面与刀具轴线的交点即为工具坐标系原点，以保证制孔加工时，工具坐标系的坐标系原点在零组件表面，为待制孔位置，使得待制孔的空间位置坐标不会受到法向调平程序的影响。 | ||
| 申请公布号 | CN104816307A | 申请公布日期 | 2015.08.05 |
| 申请号 | CN201510133460.6 | 申请日期 | 2015.03.25 |
| 申请人 | 西北工业大学 | 发明人 | 王战玺;李飞飞;王宁;秦现生;谭小群;白晶;王增;武俊强;刘健;王玮;郭欣;杨奇 |
| 分类号 | B25J13/08(2006.01)I;B25J19/02(2006.01)I;B25J11/00(2006.01)I;B23Q15/007(2006.01)I | 主分类号 | B25J13/08(2006.01)I |
| 代理机构 | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人 | 陈星 |
| 主权项 | 一种工业机器人精准制孔的法向调平方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在工业机器人制孔刀具周围布置四个激光距离传感器A、B、C、D，并利用标定圆盘，通过以下步骤对四个激光距离传感器进行标定，所述标定圆盘由盘身和中心杆组成，中心杆与盘身保证垂直度为90±0.05°：步骤1.1：将工业机器人制孔刀具保持竖直状态，并将中心杆装夹在工业机器人制孔刀具的刀柄上；步骤1.2：调整四个激光距离传感器，是其将激光点均打在标定圆盘盘面上；步骤1.3：工业机器人制孔刀具电主轴沿轴向运动，带动标定圆盘轴向运动，观察四个激光距离传感器在盘面上的激光点运动轨迹；调整四个激光距离传感器，使四个激光距离传感器在盘面上的激光点运动轨迹相互平行，且任意三个激光距离传感器在盘面上的激光点运动轨迹不共线；步骤1.4：分别测量计算四个激光距离传感器光轴与标定圆盘盘面的夹角<img file="FDA0000688033560000011.GIF" wi="93" he="72" /><img file="FDA0000688033560000012.GIF" wi="333" he="88" />步骤2：轴向调整工业机器人制孔刀具电主轴，使标定圆盘盘面与模拟工作面重合；所述模拟工作面指沿电主轴进给方向的，且与工业机器人制孔刀具中处于缩回状态的压力鼻平面距离为l的平面；l为制孔时，待制孔零组件平面和处于缩回状态的压力鼻平面的距离；测量当前状态下四个激光距离传感器的距离读数s<sub>A</sub>，s<sub>B</sub>，s<sub>C</sub>，s<sub>D</sub>；步骤3：在标定圆盘盘面上建立与工业机器人制孔刀具固连的零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>，并得到四个激光距离传感器在盘面上的激光点在零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>中的坐标值(x<sub>A</sub>，y<sub>A</sub>)，(x<sub>B</sub>，y<sub>B</sub>)，(x<sub>C</sub>，y<sub>C</sub>)，(x<sub>D</sub>，y<sub>D</sub>)；零面坐标系原点选择为任意一个激光距离传感器在盘面上的激光点，并以该激光点的运动轨迹为O<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>轴；O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>轴处于盘面上，且O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>垂直于O<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>轴；O<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>轴正方向与工具坐标系O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>的O<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>轴正方向夹角为锐角，O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>轴正方向与工具坐标系O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>的O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>轴正方向夹角为锐角；O<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>轴正方向由O<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>轴正方向以及O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>轴正方向按照右手定则确定；所述工具坐标系O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>与工业机器人制孔刀具末端固连，本步骤中工具坐标系O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>原点处于模拟工作面上，O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>轴和O<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>轴在模拟工作面上，电主轴进给方向为O<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>轴正方向，工业机器人法兰坐标系O<sub>F</sub>X<sub>F</sub>Y<sub>F</sub>Z<sub>F</sub>的O<sub>F</sub>X<sub>F</sub>轴正方向在模拟工作面上的投影为O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>轴正方向，O<sub>F</sub>Y<sub>F</sub>轴正方向在模拟工作面上的投影为O<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>轴正方向；步骤4：移除标定圆盘，并移动工业机器人，使工具坐标系O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>Z<sub>t</sub>原点处于待制孔零组件的待制孔位置；步骤5：四个激光距离传感器将激光点A'、B'、C'、D'打在待制孔零组件表面，得到四个激光距离传感器的测量距离值s<sub>A</sub>’，s<sub>B</sub>’，s<sub>C</sub>’，s<sub>D</sub>’；根据s<sub>A</sub>’，s<sub>B</sub>’，s<sub>C</sub>’，s<sub>D</sub>’，步骤1得到的<img file="FDA0000688033560000021.GIF" wi="390" he="77" />以及步骤2得到的s<sub>A</sub>，s<sub>B</sub>，s<sub>C</sub>，s<sub>D</sub>，计算得到激光点A'、B'、C'、D'在零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>的坐标值；步骤6：由激光点A'、B'、C'、D'在零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>的坐标值计算得到四个平面A'B'C'、A'B'D'、A'C'D'、B'C'D'的法向量，取四个平面A'B'C'、A'B'D'、A'C'D'、B'C'D'法向量的平均值为待制孔零组件表面法向量n1；步骤7：根据法向量n1在零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>中的坐标，得到法向量n1与O<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>轴的夹角α<sub>1</sub>，若α<sub>1</sub>在±0.2°范围内，则法向调平结束，否则根据法向量n1在零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>中的坐标，得到将零面坐标系O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>旋转至O<sub>b</sub>Z<sub>b</sub>轴与法向量n1重合时，O<sub>b</sub>X<sub>b</sub>轴的旋转角度γ和O<sub>b</sub>Y<sub>b</sub>轴的旋转角度β；按照角度γ和角度β移动工业机器人，使工具坐标系的O<sub>t</sub>X<sub>t</sub>轴旋转角度γ，O<sub>t</sub>Y<sub>t</sub>轴旋转角度β，并返回步骤5。 | ||
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