、邊界條件等，對相關(guān)工況進(jìn)行分析。在實際實施的時候，對圖2機(jī)器人模型建立有限元模型，設(shè)置熱邊界條件及載荷，對機(jī)器人本體進(jìn)行熱瞬態(tài)分析，得到機(jī)器人各連桿及傳動裝置熱變形矢量隨溫度變化規(guī)律。之后，如圖3所示，得到機(jī)器人D-H模型參數(shù)連桿長度％、連桿扭角CI1、兩連桿距離Cli的值隨溫度變化的規(guī)律S1，其獲取的是幾個參數(shù)值隨溫度變化的曲線或表格。
[0021]然后，對先前仿真結(jié)果進(jìn)行后處理，獲取相關(guān)場變量或歷史變量分析結(jié)果。具體來說，用統(tǒng)計軟件對機(jī)器人虛擬仿真結(jié)果81進(jìn)行濾波、平滑等處理，得到機(jī)器人連桿長度a 1隨溫度變化的曲線sn，機(jī)器人連桿扭角a i隨溫度變化的曲線s 12，機(jī)器人兩連桿距離Cli隨溫度變化的曲線s13。換句話說，依托于CAE分析軟件設(shè)置好分析結(jié)果的種類，CAE后處理軟件中即可查看分析結(jié)果，如查看某個零件整體變形量分布情況(場變量)；零件某一位置變形量隨溫度變化情況(歷史變量)。
[0022]接著，對機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行物理試驗。在此期間，通過溫度傳感器反饋現(xiàn)場溫度變化，通過位移(角度)傳感器采集機(jī)器人D-H模型參數(shù)，得到D-H模型參數(shù)得到機(jī)器人D-H模型參數(shù)連桿長度％、連桿扭角CI1、兩連桿距離Cli的值隨溫度變化的規(guī)律s2。并且，物理試驗設(shè)置好試驗條件，將溫度傳感器或位移傳感器安裝在指定位置，采集某個零件整體變形分析布情況(場變量)；零件某一位置變形量隨溫度變形情況(歷史變量)。
[0023]隨后，進(jìn)行機(jī)器人樣機(jī)物理試驗后處理，得到相關(guān)場變量或歷史變量的分析結(jié)果。具體來說，可以通過統(tǒng)計軟件對之前機(jī)器人樣機(jī)物理試驗結(jié)果&進(jìn)行濾波、平滑等處理，得到機(jī)器人連桿長度％隨溫度變化的曲線s 21，機(jī)器人連桿扭角a i隨溫度變化的曲線s 22，機(jī)器人兩連桿距離Cli隨溫度變化的曲線s 23。
[0024]緊接著，通過離線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)機(jī)器人精度，將前序的分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，完成離線標(biāo)定。在此期間，對先前處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，總結(jié)得到轉(zhuǎn)換經(jīng)驗公式。并且，機(jī)器人物理試驗只需做一次即可。也就是說，在實際實施的時候，針對不同型號的機(jī)器人不再需做物理試驗，在得到機(jī)器人虛擬仿真結(jié)果后，再用經(jīng)驗公式進(jìn)行離線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，得到機(jī)器人本體變形矢量對溫度的變化曲線S，進(jìn)行器人動態(tài)精度補(bǔ)償即可。
[0025]就本發(fā)明一較佳的實施方式來看，采用的動態(tài)補(bǔ)償機(jī)器人精度過程為，令機(jī)器人在線作業(yè)時動態(tài)識別不同工況，調(diào)用離線標(biāo)定機(jī)器人精度結(jié)果。在實施時，將機(jī)器人本體變形矢量對溫度的變化曲線S，讀入機(jī)器人并動態(tài)反饋調(diào)整機(jī)器人D-H模型參數(shù)值，這樣，保證機(jī)器人的重復(fù)定位精度，提高機(jī)器人的絕對定位精度，不需要額外做精度標(biāo)定。
[0026]通過上述的文字表述可以看出，采用本發(fā)明后有如下優(yōu)點:
(I)保證機(jī)器人重復(fù)定位精度?？衫肅AE仿真離線標(biāo)定機(jī)器人精度，能夠保證機(jī)器人的重復(fù)定位精度至0.1mm以內(nèi)。
[0027](2)提高機(jī)器人絕對定位精度。利用CAE仿真離線標(biāo)定機(jī)器人精度，能夠提高機(jī)器人的絕對定位精度。
[0028](3)提高機(jī)器人作業(yè)效率。離線標(biāo)定后，機(jī)器上在線作業(yè)過程中不需要再標(biāo)定，機(jī)器人能夠自動識別工況，調(diào)用相應(yīng)機(jī)器人離線標(biāo)定結(jié)果，提高機(jī)器人在線作業(yè)的效率。
[0029](4)降低成本。利用CAE仿真離線標(biāo)定機(jī)器人后，機(jī)器人線上作業(yè)不再需要使用任何標(biāo)定參考物及復(fù)雜的標(biāo)定軟件。
【主權(quán)項】
1.基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟①，對機(jī)器人樣機(jī)精度進(jìn)行損失評估，獲取精度損失來源； 步驟②，進(jìn)行機(jī)器人樣機(jī)CAE虛擬仿真； 步驟③，對步驟②的仿真結(jié)果進(jìn)行后處理，獲取相關(guān)場變量或歷史變量分析結(jié)果； 步驟④，對機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行物理試驗； 步驟⑤，進(jìn)行機(jī)器人樣機(jī)物理試驗后處理，得到相關(guān)場變量或歷史變量的分析結(jié)果； 步驟⑥，通過離線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)機(jī)器人精度，將前序的分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，完成離線標(biāo)定; 步驟⑦，動態(tài)補(bǔ)償機(jī)器人精度，令機(jī)器人在線作業(yè)時動態(tài)識別不同工況，調(diào)用離線標(biāo)定機(jī)器人精度結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟①中，在指定工況下，評估機(jī)器人樣機(jī)在線作業(yè)精度損失來源，所述的指定工況至少包括溫度參數(shù)或是重力參數(shù)中的一種或是多種，所述的在線作業(yè)精度損失來源包括構(gòu)成溫度變化或是機(jī)器人負(fù)載中的一種或是多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟②中，通過步驟①的精度損失來源，建立機(jī)器人CAE仿真模型，對相關(guān)工況進(jìn)行分析，所述建立機(jī)器人CAE仿真模型為，通過CAE前處理軟件劃分機(jī)器人三維模型網(wǎng)格，模型內(nèi)容至少包括機(jī)器人桿件和連接結(jié)構(gòu)的模型、約束、邊界條件中的一種或是多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟③中，對步驟②的仿真結(jié)果進(jìn)行濾波、平滑處理，得到機(jī)器人連桿長度隨溫度變化的曲線，獲取機(jī)器人連桿扭角隨溫度變化的曲線，獲取機(jī)器人兩連桿距離隨溫度變化的曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟④中，進(jìn)行機(jī)器人樣機(jī)本體熱變形物理試驗，通過溫度傳感器反饋現(xiàn)場溫度變化，通過位移傳感器采集機(jī)器人D-H模型參數(shù)，得到機(jī)器人D-H模型參數(shù)連桿長度、連桿扭角、兩連桿距離的值隨溫度變化的規(guī)律。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟⑤中，采用統(tǒng)計軟件對步驟④機(jī)器人樣機(jī)物理試驗結(jié)果進(jìn)行濾波、平滑處理，得到機(jī)器人連桿長度隨溫度變化的曲線，獲取機(jī)器人連桿扭角隨溫度變化的曲線，獲取機(jī)器人兩連桿距離隨溫度變化的曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟⑥中，對步驟③與步驟⑤的后處理數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將CAE仿真結(jié)果與物理試驗結(jié)果進(jìn)行比對，并修改CAE仿真結(jié)果，總結(jié)得到轉(zhuǎn)換經(jīng)驗公式，通過經(jīng)驗公式進(jìn)行離線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，得到機(jī)器人本體變形矢量對溫度的變化曲線，用于后續(xù)的機(jī)器人動態(tài)精度補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特征在于:所述的步驟⑦中，將機(jī)器人本體變形矢量對溫度的變化曲線讀入機(jī)器人并動態(tài)反饋調(diào)整機(jī)器人D-H模型參數(shù)值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CAE仿真的離線標(biāo)定機(jī)器人精度方法，其特點是，對機(jī)器人樣機(jī)精度進(jìn)行損失評估，獲取精度損失來源。通過機(jī)器人樣機(jī)CAE虛擬仿真。來獲取相關(guān)場變量或歷史變量分析結(jié)果。并且，通過對機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行物理試驗，得到相關(guān)場變量或歷史變量的分析結(jié)果。最終，通過離線數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)機(jī)器人精度，并實現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償。由此，保證機(jī)器人重復(fù)定位精度，也能提高機(jī)器人絕對定位精度。并且，在降低成本的同時，提高機(jī)器人作業(yè)效率。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104820737
【申請?zhí)枴緾N201510195459
【發(fā)明人】張一丁, 卞大超, 宋孚群, 王巖, 劉鐸, 王浩田, 張冬運, 張敏
【申請人】蘇州北碩檢測技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月23日