[發明專利]一種刀具軌跡生成方法、裝置和銑削機器人

有效

• 申請號: 202010069844.7
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111176214B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 付中濤;王昊;熊家豪;陳航;潘嘉濱;文斌;陳佳晨
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳曉斌

本發明涉及數控加工技術領域，提供一種刀具軌跡生成方法、裝置和銑削機器人，其方法包括：根據第一位姿變換模型和中心點三維坐標分別對各刀位點位姿矢量進行變換，得到各刀位點位姿矢量在工件坐標系下一一的第一刀具位姿矢量，依據第二位姿變換模型分別對各第一刀具位姿矢量進行變換，得到各第一刀具位姿矢量在機器人基坐標系下一一對應的第二刀具位姿矢量，利用多個第二刀具位姿矢量刀具軌跡，使刀具軌跡依賴于刀具位姿數據得以精確、高效地被構建，無需依賴刀具半徑，克服了現有刀具軌跡生成方法存在依賴刀具半徑的缺陷，能夠適用于圓形、方形和不規則形狀等各種規格的刀具，增強了刀具軌跡的通用性。

技術領域

本發明涉及數控加工技術領域，尤其涉及一種刀具軌跡生成方法、裝置和銑削機器人。

背景技術

相關技術中，刀具軌跡生成方法分為兩種：其一，分別獲取刀具所屬的刀刃沿后向的輪廓線以及待加工件所屬的加工面的加工曲線，計算輪廓線的半徑，依據該半徑和加工曲線對待加工件進行掃描，得到工件曲面，依據該工件曲面規劃刀具加工軌跡；其二，獲取工件的編程軌跡，編程軌跡包括兩段首尾相交的第一編程軌跡和第二編程軌跡，根據第一編程軌跡和刀具半徑計算第一刀具軌跡，根據第二編程軌跡和刀具半徑計算第二刀具軌跡，根據第一刀具軌跡和第二刀具軌跡拼接成刀具加工軌跡。

然而，上述兩種刀具軌跡生成方法都必須依賴刀具半徑，才能較為精確地生成刀具軌跡，更好地適用于呈圓形的刀具，面向非圓形的刀具欠佳，嚴格要求了刀具規格，阻礙了刀具軌跡的通用性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有刀具軌跡生成方法存在依賴刀具半徑的缺陷，阻礙了刀具軌跡的通用性，提供一種刀具軌跡生成方法、裝置和銑削機器人。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

依據本發明的第一方面，提供了一種刀具軌跡生成方法，包括：

分別獲取與裝配在機器人上的刀具對應的初始位姿信息集、第一位姿變換模型以及第二位姿變換模型，所述初始位姿信息集包括中心點三維坐標和多個刀位點位姿矢量，所述中心點坐標用以表征所述刀具所屬的中心點在刀具坐標系下的位置，多個所述刀位點位姿矢量用以表征所述刀具所屬的刀位點在工件坐標系下不同位置處的位姿，所述第一位姿變換模型用以表征從所述刀具坐標系統一到所述工件坐標系，所述第二位姿變換模型用以表征從所述工件坐標系統一到與所述機器人對應的機器人基坐標系；

根據所述第一位姿變換模型和所述中心點三維坐標分別對各所述刀位點位姿矢量進行變換，得到各所述刀位點位姿矢量在所述工件坐標系下一一的第一刀具位姿矢量；

根據所述第二位姿變換模型分別對各所述第一刀具位姿矢量進行變換，得到各所述第一刀具位姿矢量在所述機器人基坐標系下一一對應的第二刀具位姿矢量；

根據多個所述第二刀具位姿矢量構建刀具軌跡。

依據本發明的第二方面，提供了一種刀具軌跡生成裝置，包括：

位姿數據獲取模塊，用于分別獲取與裝配在機器人上的刀具對應的初始位姿信息集、第一位姿變換模型以及第二位姿變換模型，所述初始位姿信息集包括中心點三維坐標和多個刀位點位姿矢量，所述中心點坐標用以表征所述刀具所屬的中心點在刀具坐標系下的位置，多個所述刀位點位姿矢量用以表征所述刀具所屬的刀位點在工件坐標系下不同位置處的位姿，所述第一位姿變換模型用以表征從所述刀具坐標系統一到所述工件坐標系，所述第二位姿變換模型用以表征從所述工件坐標系統一到與所述機器人對應的機器人基坐標系；

第一位姿變換模塊，用于根據所述第一位姿變換模型和所述中心點三維坐標分別對各所述刀位點位姿矢量進行變換，得到各所述刀位點位姿矢量在所述工件坐標系下一一對應的第一刀具位姿矢量；

第二位姿變換模塊，用于根據所述第二位姿變換模型分別對各所述第一刀具位姿矢量進行變換，得到各所述第一刀具位姿矢量在所述機器人基坐標系下一一對應的第二刀具位姿矢量；