[發明專利]一種基于非同心圓的工件快速自動定位方法

在審

• 申請號: 202110472571.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113280767A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 茍澍雷;閆如忠;盧文科;周其洪;孫源;周長明;劉峰
• 申請（專利權）人: 東華大學;富士邁半導體精密工業(上海)有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;王晶

1.一種基于非同心圓的工件快速自動定位方法，其特征在于：適用于任何非同心圓弧外形、圓弧孔的工件，能夠實現將工件坐標系與機器人坐標系統一到同一個坐標系之中，方便機器人完成對工件的作業任務，其步驟為：

第一步驟，建立工件的坐標系

以工件兩個非同心圓的圓心為基點，建立工件坐標系，以圓形工件為例，以工件輪廓的圓心為坐標系的原點，選擇距離工件標識符最近的與工件輪廓非同心圓孔作為工件的定位孔，原點與定位孔圓心所在的直線為工件坐標系的y軸，且指向正方向；

第二步驟，統一工件坐標系與機器人坐標系

工件坐標系與機器人坐標系不同，其中一套坐標系可以視為由另一套坐標系經過平移和旋轉操作得到的一個新的坐標系，當知道平移距離和旋轉角度的大小之后，通過坐標變換公式計算出兩個坐標系之間的對應關系，便可以將這兩個坐標系統一到同一個坐標系中。

2.根據權利要求1所述的一種基于非同心圓的工件快速自動定位方法，其特征在于：所述統一工件坐標系與機器人坐標系的具體方法是：

(1)以圓形工件為例，在工件的輪廓圓上尋找任意三個點，這三個點首尾相連構成一個任意三角形，輪廓圓為這個任意三角形的外接圓，求外接圓的圓心便等效為求此三角形的外心，即求三角形三邊垂直平分線的交點，理論上這三條線兩兩相交，并且交點為同一個點，考慮到誤差的存在，取這三個交點的平均值便得到所求圓圓心的位置；分別得到工件輪廓圓心位置和定位孔圓心位置之后，計算出兩個坐標軸之間斜率k的大小：

其中(x₁,y₁)、(x₂,y₂)分別是工件輪廓圓心和定位孔圓心在機器人坐標系中的坐標值，α表示兩個坐標系之間的夾角，即旋轉角度；

工件坐標系相對于機器人坐標系的旋轉角度為：

工件坐標系相對于機器人坐標系的坐標換算公式：

x₁＝x·cos(α)-y·sin(α)+x₀

y₁＝y·cos(α)+x·sin(α)+y₀

其中，(x,y)表示工件坐標系上的坐標值，(x₁,y₁)為機器人坐標系上的坐標值，(x₀,y₀)為工件坐標系原點在機器人坐標系中的坐標值；

經過坐標變換公式，能將兩個坐標系上的坐標數據統一到機器人坐標系這一個坐標系上，使得之后的運算過程不再受不同坐標系的影響；

(2)以方形工件為例，工件兩個非同心圓圓心所在的直線為工件坐標系的x軸，兩圓心的中點為工件坐標系的原點，工件坐標系y軸的正方向指向工件標識符，x軸的正方向服從右手螺旋定則，至此便可以快速完成工件坐標系的建立；再經過上方的坐標變換公式，便可以將工件坐標系與機器人坐標系統一到同一坐標系中，方便機器人完成對工件的作業任務。