[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

本發明涉及一種基于非同心圓的工件快速自動定位方法，其步驟為：首先，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；然后，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，將這兩個坐標系統一到同一個坐標系中。本發明適用于任何非同心圓工件快速自動定位，方便機器人完成對工件的作業任務。

技術領域

本發明涉及一種工件快速自動定位方法，尤其是一種方便機器人完成對工件作業任務的工件快速自動定位方法。

背景技術

因為工件坐標系與機器人坐標系并不相同，因此操作機器人對工件進行作業之前，將這兩套不同的坐標系統一到同一坐標系是必不可少的過程。對于存在非同心圓的工件，其工件坐標系可以通過兩圓的圓心確定，因此需要設計一個操作簡單并且容易實現的方法，快速定位到工件坐標系，再通過坐標變換將工件坐標系與機器人坐標系統一到同一個坐標系中，方便完成機器人對工件的作業任務。

發明內容

本發明提出了一種基于非同心圓的工件快速自動定位方法，通過快速確定非同心圓圓心位置建立工件坐標系，并通過坐標變換將工件坐標系和機器人坐標系統一到同一個坐標系中，方便機器人對工件的進一步作業任務。以圓形工件為例，以工件輪廓的圓心作為工件坐標系的原點，選擇工件背面標有工件型號的與工件輪廓非同心圓孔作為定位孔，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，本發明依據三角形外接圓的圓心與三角形外心重合的理論基礎，完成工件坐標系的建立以及與機器人坐標系之間的坐標變換。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：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。

進一步，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?。?/p>

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：