一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定 裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人工作業(yè)被機(jī)器人所取代，尤其是一些 焊接、噴漆、打磨等一些勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)環(huán)境惡劣的工種。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，降低了惡劣 工作環(huán)境對(duì)工人健康的危害、穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量、提高了工作效率。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足產(chǎn)品產(chǎn)量需要，往往要求多個(gè)打磨系統(tǒng)同時(shí)對(duì)一個(gè)型號(hào)的 工件進(jìn)行打磨。由于不同砂帶機(jī)之間的裝配存在誤差，以及不同系統(tǒng)中機(jī)器人與砂帶機(jī)的 相對(duì)位置難以保證完全一致，若將一個(gè)打磨系統(tǒng)的機(jī)器人程序直接拷貝到另外一個(gè)系統(tǒng)中 使用，將存在較大誤差，無(wú)法滿足使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置及方 法。本標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于在工業(yè)上推廣，其標(biāo)定方法配合工業(yè)機(jī)器人的基本功能，建 立了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換算法，用于完成多個(gè)相似打磨系統(tǒng)間（設(shè)備相同，但裝配精度及相對(duì)位置 不同）程序的轉(zhuǎn)換及復(fù)用，這樣的方法大大降低了對(duì)多個(gè)系統(tǒng)間的設(shè)備安裝位置要求，增 加系統(tǒng)間的程序共享的柔性。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，包括上輪安裝套、上輪安裝板、標(biāo) 定板、調(diào)節(jié)桿、下輪安裝套、下輪安裝板和調(diào)節(jié)鎖緊件；所述上輪安裝套安裝于所述上輪安 裝板的中間；所述標(biāo)定板垂直于所述上輪安裝套；所述上輪安裝板兩端設(shè)有所述調(diào)節(jié)鎖緊 件；所述調(diào)節(jié)桿的一端設(shè)有長(zhǎng)孔，所述調(diào)節(jié)鎖緊件穿過(guò)所述長(zhǎng)孔，則可使所述標(biāo)定板繞所述 上輪安裝套的軸旋轉(zhuǎn)，鎖緊所述調(diào)節(jié)鎖緊件則可固定所述標(biāo)定板；所述調(diào)節(jié)桿的另一端安 裝于所述下輪安裝板；所述下輪安裝套安裝于所述下輪安裝板的中間。
[0007] 更優(yōu)的，所述上輪安裝套和所述上輪安裝板的安裝連接方式是鉚接、螺栓連接、鍵 銷(xiāo)連接、彈性卡扣連接、焊接中的其中一種。
[0008] 更優(yōu)的，所述下輪安裝套和所述下輪安裝板的安裝連接方式是鉚接、螺栓連接、鍵 銷(xiāo)連接、彈性卡扣連接、焊接中的其中一種。
[0009] 更優(yōu)的，所述調(diào)節(jié)桿不少于2條。
[0010] 更優(yōu)的，所述調(diào)節(jié)鎖緊件7是螺栓連接結(jié)構(gòu)。
[0011] 使用標(biāo)定裝置的機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定方法包括如下步驟：
[0012] 1)將標(biāo)定頭安裝在源打磨系統(tǒng)的機(jī)器人上；將標(biāo)定裝置安裝于源打磨系統(tǒng)的砂 帶機(jī)上，鎖定標(biāo)定裝置；所述標(biāo)定頭安裝在機(jī)器人的法蘭上，上有一個(gè)圓錐形尖端，在標(biāo)定 時(shí)，操作者操作機(jī)器人，使所述標(biāo)定頭的尖端對(duì)準(zhǔn)各個(gè)標(biāo)定特征點(diǎn)；所述源打磨系統(tǒng)是指機(jī) 器人已經(jīng)裝載有可用的打磨程序的機(jī)器人打磨系統(tǒng)；
[0013] 2)測(cè)量源打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)基坐標(biāo)系{R}的標(biāo)定特征點(diǎn)坐標(biāo)并記錄為第一標(biāo)定特 征點(diǎn)：P jrl (Xjrl, Yrl, Zjrl)，弟 一標(biāo)走特征點(diǎn)=Pjr2 (χι·2, 5^2，Ζι·2)，弟二標(biāo)走特征點(diǎn)：Prt (Xrt，5^3，Zri)， 其中，Pri為原點(diǎn)，以標(biāo)定特征點(diǎn)P 和P u連線為X軸，方向?yàn)榈谝粯?biāo)定特征點(diǎn)P ri指向第二 標(biāo)定特征點(diǎn)第三標(biāo)定特征點(diǎn)Pri為坐標(biāo)系第一象限上的點(diǎn)，X H，y# zH (i = 1，2, 3)分別 表示源打磨系統(tǒng)中3個(gè)標(biāo)定特征點(diǎn)的X、y、z值；
[0014] 3)調(diào)整新打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)的砂帶輪安裝位置，使之與已鎖定結(jié)構(gòu)的標(biāo)定裝置契 合；所述新打磨系統(tǒng)是指尚未安裝打磨程序的機(jī)器人，通過(guò)所述源打磨系統(tǒng)與所述新打磨 系統(tǒng)裝配間的誤差計(jì)算，拷貝可用的打磨系統(tǒng)程序后的機(jī)器人打磨系統(tǒng)；
[0015] 4)測(cè)量新打磨系統(tǒng)中砂帶機(jī)參考坐標(biāo)系{U}的標(biāo)定特征點(diǎn)坐標(biāo)并記錄為第四標(biāo) 定特征點(diǎn)：P' rt(x' η)，第五標(biāo)定特征點(diǎn)：P' u(x' &太u)，第六標(biāo) 定特征點(diǎn)：P' ri(x' y' Z' ，P' 為原點(diǎn)，以標(biāo)定特征點(diǎn)P' 和P' u連線為 X軸，方向?yàn)榈谒臉?biāo)定特征點(diǎn)P' 指向第五標(biāo)定特征點(diǎn)P' 第六標(biāo)定特征點(diǎn)P ri為坐 標(biāo)系第一象限上的點(diǎn)，太η, H(i = 1,2, 3)分別表示新打磨系統(tǒng)中3個(gè)標(biāo)定特 征點(diǎn)的X、Y、Z值；
[0016] 5)根據(jù)源打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)基坐標(biāo)系{R}到新打磨系統(tǒng)中砂帶機(jī)參考坐標(biāo)系{U}的 齊次轉(zhuǎn)換矩陣記％，
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，其特征在于，包括上輪安裝套、上輪 安裝板、標(biāo)定板、調(diào)節(jié)桿、下輪安裝套、下輪安裝板和調(diào)節(jié)鎖緊件；所述上輪安裝套安裝于所 述上輪安裝板的中間；所述標(biāo)定板垂直于所述上輪安裝套；所述上輪安裝板兩端設(shè)有所述 調(diào)節(jié)鎖緊件；所述調(diào)節(jié)桿的一端設(shè)有長(zhǎng)孔，所述調(diào)節(jié)鎖緊件穿過(guò)所述長(zhǎng)孔，則可使所述標(biāo)定 板繞所述上輪安裝套的軸旋轉(zhuǎn)，鎖緊所述調(diào)節(jié)鎖緊件則可固定所述標(biāo)定板；所述調(diào)節(jié)桿的 另一端安裝于所述下輪安裝板；所述下輪安裝套安裝于所述下輪安裝板的中間。
2. 如權(quán)利要求1所述的ー種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，其特征在子， 所述上輪安裝套和所述上輪安裝板的安裝連接方式是鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、弾性卡扣 連接、焊接中的其中ー種。
3. 如權(quán)利要求1所述的ー種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，其特征在子， 所述下輪安裝套和所述下輪安裝板的安裝連接方式是鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、弾性卡扣 連接、焊接中的其中ー種。
4. 如權(quán)利要求1所述的ー種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，其特征在子， 所述調(diào)節(jié)桿不少子2條。
5. 如權(quán)利要求1所述的ー種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置，其特征在子， 所述調(diào)節(jié)鎖緊件是螺栓連接結(jié)構(gòu)。
6. 使用如權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的標(biāo)定裝置的機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的 標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將標(biāo)定頭安裝在源打磨系統(tǒng)的機(jī)器人上；將標(biāo)定裝置安裝于源打磨系統(tǒng)的砂帶機(jī) 上，鎖定標(biāo)定裝置；所述標(biāo)定頭安裝在機(jī)器人的法蘭上，上有一個(gè)圓錐形尖端，在標(biāo)定時(shí)，操 作者操作機(jī)器人，使所述標(biāo)定頭的尖端對(duì)準(zhǔn)各個(gè)標(biāo)定特征點(diǎn)；所述源打磨系統(tǒng)是指機(jī)器人 已經(jīng)裝載有可用的打磨程序的機(jī)器人打磨系統(tǒng)； 2) 測(cè)量源打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)基坐標(biāo)系{R}的標(biāo)定特征點(diǎn)坐標(biāo)并記錄為第一標(biāo)定特征點(diǎn)： Prl (xrl,yrl,zrl) , 一標(biāo)疋特征點(diǎn)：Pr2 (X]：2,yr2，Z1：2)，弟二標(biāo)疋特ィ止點(diǎn)：(Xr3,yr3，Zri)，其中， Pri為原點(diǎn)，以標(biāo)定特征點(diǎn)PM和P連線為X軸，方向?yàn)榈谝粯?biāo)定特征點(diǎn)PM指向第二標(biāo)定特 征點(diǎn)Pu，第三標(biāo)定特征點(diǎn)Pri為坐標(biāo)系第一象限上的點(diǎn)，Xmy#k(i= 1，2, 3)分別表示源 打磨系統(tǒng)中3個(gè)標(biāo)定特征點(diǎn)的X、Y、Z值； 3) 調(diào)整新打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)的砂帶輪安裝位置，使之與已鎖定結(jié)構(gòu)的標(biāo)定裝置契合；所 述新打磨系統(tǒng)是指尚未安裝打磨程序的機(jī)器人，通過(guò)所述源打磨系統(tǒng)與所述新打磨系統(tǒng)裝 配間的誤差計(jì)算，拷貝可用的打磨系統(tǒng)程序后的機(jī)器人打磨系統(tǒng)； 4) 測(cè)量新打磨系統(tǒng)中砂帶機(jī)參考坐標(biāo)系{U}的標(biāo)定特征點(diǎn)坐標(biāo)并記錄為第四標(biāo)定特 征點(diǎn)：P'rl(x'rl，デrl，z<rl)，第五標(biāo)定特征點(diǎn)：P'r2(x'r2，デr2，z< r2)，第六標(biāo)定特 征點(diǎn)：P'rt(x'ri，デrt，yy為原點(diǎn)，以標(biāo)定特征點(diǎn)Wri和Wn連線為X軸， 方向?yàn)榈谒臉?biāo)定特征點(diǎn)P' 指向第五標(biāo)定特征點(diǎn)P' 第六標(biāo)定特征點(diǎn)P' 為坐標(biāo)系 第一象限上的點(diǎn)，H，デH(i= 1，2, 3)分別表示新打磨系統(tǒng)中3個(gè)標(biāo)定特征點(diǎn) 的X、Y、Z值； 5) 根據(jù)源打磨系統(tǒng)砂帶機(jī)基坐標(biāo)系{R}到新打磨系統(tǒng)中砂帶機(jī)參考坐標(biāo)系{U}的齊次 轉(zhuǎn)換矩陣記％，
計(jì)算出新打磨系統(tǒng)中砂帶機(jī)參考坐標(biāo)系M的齊次坐標(biāo)值為Pul= [xul,yul，zul,I]1 = [0, 0, 0,1]，Pu2- [X U2, yu2，Zu2,1]-[xu2,0, 0,1]，Pu3 -[xu3,yu3,zu3,1]-[xu3,yu3,0,1] T，xu3>0，yu3>0;其中，從坐標(biāo)系{R}到坐標(biāo)系M的旋轉(zhuǎn)變換中繞定坐標(biāo)系{R}的XYZ軸分 別轉(zhuǎn)動(dòng)了 9,科巾角度，而Px，Py，Pz分別表示從坐標(biāo)系{R}到坐標(biāo)系{U}的原點(diǎn)偏移值；
磨系統(tǒng)的變換矩陣kTu; 7) 根據(jù)6)的方法，計(jì)算新打磨系統(tǒng)的變換矩陣kV; 8) 記錄基坐標(biāo)系的XYZ偏移值xti，yti，Zti和分別繞動(dòng)坐標(biāo)系的XYZ軸旋轉(zhuǎn)角度 a ?，0?，rT?，其中i=し2,3???表示第i個(gè)軌跡點(diǎn)，這些參數(shù)表示苺個(gè)軌跡點(diǎn)的位姿，以齊 次坐標(biāo)表達(dá)，即
記新打磨系統(tǒng)軌跡點(diǎn)齊次坐標(biāo)值為P'ti，由公式KTuPti=kT' "P' ti可計(jì)算出新打磨 系統(tǒng)的軌跡點(diǎn)，以齊次坐標(biāo)表達(dá)，即
求解出新打磨系統(tǒng)的XYZ偏移值X'ti，y'ti，z'ti和分別繞動(dòng)坐標(biāo)系的XYZ軸旋轉(zhuǎn) 角度a'ti，f3' ti，y'ti共6個(gè)參數(shù)，從而計(jì)算得出新打磨系統(tǒng)的程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定方法，其特征在于，所 述標(biāo)定裝置的安裝方法包括： 將所述標(biāo)定裝置的調(diào)節(jié)鎖緊件處于松動(dòng)狀態(tài)，將上輪安裝套套在砂帶機(jī)的上砂帶輪輪 軸上，將下輪安裝套套在砂帶機(jī)的下砂帶輪輪軸上，調(diào)整標(biāo)定板的角度，使之與地面平行， 再將上輪安裝套與下輪安裝套分別與上砂帶輪輪軸和下砂帶輪輪軸擰緊，最后將調(diào)節(jié)鎖緊 件擰緊；所述上砂帶輪輪軸主要用于安裝上砂帶輪，在進(jìn)行標(biāo)定操作吋，將上輪安裝套連接 上輪安裝板和上砂帶輪輪軸，即將標(biāo)定裝置固定在砂帶機(jī)的上砂帶輪輪軸上；所述下砂帶 輪輪軸，主要用于安裝下砂帶輪，在進(jìn)行標(biāo)定操作吋，將下輪安裝套連接下輪安裝板和下砂 帶輪輪軸，即將標(biāo)定裝置固定在砂帶機(jī)的下砂帶輪輪軸上。
【專利摘要】一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置及方法，該裝置包括上輪安裝套、上輪安裝板、標(biāo)定板、調(diào)節(jié)桿、下輪安裝套、下輪安裝板和調(diào)節(jié)鎖緊件；使用該標(biāo)定裝置的機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定方法，步驟包括：在經(jīng)過(guò)標(biāo)定后，分別獲得源打磨系統(tǒng)和新打磨系統(tǒng)的標(biāo)定特征點(diǎn)相對(duì)于各自打磨系統(tǒng)中機(jī)器人基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，通過(guò)公式計(jì)算生成相應(yīng)的程序，并裝載到機(jī)器人系統(tǒng)中。本發(fā)明提出一種機(jī)器人拋光打磨系統(tǒng)程序復(fù)用的標(biāo)定裝置及方法。本標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于在工業(yè)上推廣，其標(biāo)定方法配合工業(yè)機(jī)器人的基本功能，建立了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換算法，大大降低對(duì)多個(gè)系統(tǒng)間的設(shè)備安裝位置要求，增加系統(tǒng)間的程序共享的柔性。
【IPC分類(lèi)】B24B21-18, B24B49-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104625963
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510053294
【發(fā)明人】林澤欽, 秦磊, 鄭振興
【申請(qǐng)人】佛山市新鵬機(jī)器人技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日