[發明專利]一種精度與機器人無關的掃描測量機器人檢測方法有效

申請號：	201310727450.6	申請日：	2013-12-25
公開（公告）號：	CN103759635B	公開（公告）日：	2016-10-26
發明（設計）人：	李維詩;肖海軍;于連棟;夏豪杰;李浩	申請（專利權）人：	合肥工業大學
主分類號：	G01B11/00	分類號：	G01B11/00
代理公司：	安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112	代理人：	余成俊
地址：	230009 安***	國省代碼：	安徽;34
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種精度機器人無關掃描測量檢測方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明涉及復雜曲面檢測與機器人離線編程技術領域，具體為一種精度與機器人無關的掃描測量機器人檢測方法。

背景技術

在現代產品設計中，復雜曲面的應用日益廣泛，特別是在飛機、船舶、汽車、高速列車等產品設計中得到廣泛應用。隨著制造技術的發展，產品的制造精度越來越高，復雜曲面的檢測也變得尤為重要。傳統的復雜曲面檢測一般采用坐標測量機，但無論是測量效率還是采樣密度都無法滿足現代制造業的要求。近年來，出現了一些三維光學掃描儀器，目前需要人工手持/操控這類儀器，依據經驗對曲面進行檢測。這種人工檢測方法的測量路徑不可重復，并且，對復雜自由曲面來說很難實現一個合理的測量路徑，例如，人工檢測可能導致部分區域掃描不到，而又有部分重復掃描，產生數據贅余。

精度與機器人無關的掃描測量機器人是一種基于工業機器人的高精度掃描測量設備。隨著機器人應用領域的不斷擴大，機器人編程技術越來越被人們所重視。機器人編程通常可以分為在線示教編程和離線編程兩種方式。

在線示教編程簡單直接。目前，國內外應用的工業機器人系統大多采用示教再現模式，但是示教再現模式在實際生產中存在如下缺點：（1）編程者處于機器人工作空間中，危險系數高；（2）運動規劃的失誤容易導致工裝夾具或者機器人的損壞。對于掃描測量應用，磕碰容易導致價格昂貴的掃描測頭器件損壞；（3）示教編程很難實現復雜的機器人作業。對于復雜曲面的掃描測量應用，采用示教編程無法得到優化的測量路徑；（4）編程質量取決于編程者的經驗；（5）示教編程需要占用機器人的作業時間。

離線編程是應用計算機圖形學技術實現一個交互式軟件環境，機器人作業的全過程在數字化環境里實現。與傳統的在線示教編程相比，離線編程具有如下優點：（1）編程者遠離危險的工作環境，安全系數高；（2）在編程期間不會損壞工裝夾具及機器人等相關設備；（3）容易生成復雜的運動軌跡，且便于編輯機器人程序，有利于提高編程效率和編程質量；（4）對編程人員的經驗要求不高；（5）編程時不影響機器人的正常生產；（6）便于和CAD/CAM系統結合,做到CAD/CAM/機器人一體化。目前國際市場時已有商用機器人離線編程軟件，但是，已有的商用軟件還不具備掃描測量路徑規劃功能。

發明內容

本發明的目的是提供一種精度與機器人無關的掃描測量機器人檢測方法，以克服現有檢測手段的缺點，實現批量復雜曲面類零部件的高精度、自動測量。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種精度與機器人無關的掃描測量機器人檢測方法，所述掃描測量機器人的硬件包括通用工業機器人、掃描測頭和光學跟蹤系統，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、在CAD軟件中采用虛擬裝配方法，將工件CAD模型裝夾定位到夾具CAD模型上；

（2）、根據工件的CAD模型，自動規劃掃描測量路徑；

（3）、在真實環境中，測量夾具相對于工業機器人的三維空間位置；

（4）、在工業機器人仿真軟件中，根據步驟（3）測量的夾具與工業機器人相對位置，定位夾具及工件CAD模型，并相應調整步驟（2）中規劃的掃描測量路徑的位置；

（5）、在機器人仿真軟件中，對步驟（4）中生成的測量路徑進行遮擋和碰撞分析；

（6）、如果有遮擋或者碰撞，調整真實環境中夾具及工件相對于工業機器人的位置，并重復步驟（3）、（4）、（5）直到工業機器人及掃描測頭與工件及夾具無遮擋和碰撞為止；否則，利用機器人仿真軟件生成工業機器人運動程序；

（7）、在真實環境中，將步驟（6）中生成的工業機器人運動程序輸入至工業機器人控制器中，在控制器的控制下帶動掃描測頭，并配合光學跟蹤系統對工件進行檢測。

所述的一種精度與機器人無關的掃描測量機器人檢測方法，其特征在于：掃描測頭上帶有系列測量標記，光學跟蹤系統跟蹤測量三個及三個以上測量標記確定測量過程中掃描測頭的位置和姿態。