[發明專利]一種應用于異型曲面加工工藝的機器人軌跡自動生成算法

在審

• 申請號: 202210040820.8
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114505855A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 陳飛
• 申請（專利權）人: 上海辛莫智能科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 雍常明

本發明公開了一種應用于異型曲面加工工藝的機器人軌跡自動生成算法，包括以下步驟：步驟1、通過機器人手持激光輪廓儀來掃描零件表面，得到零件三維點云；步驟2、根據打磨需求，設定自動生成打磨軌跡點位置的規則，如軌跡點之間的間距以及軌跡點距離零件邊緣的距離等，得到軌跡點的位置x,y,z；步驟3、根據機器人打磨工具的TCP方向，設定軌跡點生成的方向，再依據右手定則算出第三個方向，得到軌跡點的方向四元素；步驟4、根據曲面打磨或銑削工藝，確定各軌跡點之間的先后順序，將軌跡點連起來之后，即得到了機器人的打磨或銑削軌跡。本發明提供的軌跡全自動生成算法無需人工示教和離線編程，曲面加工軌跡全自動生成，極大提高生產效率。

技術領域

本發明涉及異型曲面加工技術領域，特別是一種應用于異型曲面加工工藝的機器人軌跡自動生成算法。

背景技術

機械加工行業經常會碰到各種曲面奇形怪狀的零件，在加工時需要采取特定的加工軌跡對零件進行加工，而現有的技術方案通常是人工示教或者通過仿真離線軟件來生成機器人運行軌跡，這些方式的在汽車焊裝工藝中應用廣泛，但是缺點也很明顯。人工示教需要花費大量的時間在現場調試，而且如果零件或者夾具發生變化，又需要重新示教，效率極低；仿真離線可以將人工示教的工作放到電腦中完成，能夠縮短投產周期，但是離線程序導入到現場的機器人控制器中還需要現場花費大量測量時間和昂貴的測量設備，來人工獲得工件坐標系的補償數據，通常情況下還需要人工示教來調整離線程序。更為關鍵的是，人工示教以及仿真離線只能讓機器人運行設定好的程序，如果同種零件發生改變，則設定好的人工示教軌跡和仿真離線軌跡則無法適應和使用。

基于上述問題，需要研發一種全新的方法來自動生成軌跡，而無需因零件形狀的變化，而不斷調試測量，花費大量人力物力計算新的軌跡。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種應用于異型曲面加工工藝的機器人軌跡自動生成算法。

實現上述目的本發明的技術方案為，一種應用于異型曲面加工工藝的機器人軌跡自動生成算法，包括以下步驟：

步驟1、通過機器人手持激光輪廓儀來掃描零件表面，得到零件三維點云；

步驟2、根據打磨需求，設定自動生成打磨軌跡點位置的規則，如軌跡點之間的間距以及軌跡點距離零件邊緣的距離等，得到軌跡點的位置x,y,z；

步驟3、根據機器人打磨工具的TCP方向，設定軌跡點生成的方向，如法向和切向，再依據右手定則算出第三個方向，得到軌跡點的方向四元素；

步驟4、根據曲面打磨或銑削工藝，確定各軌跡點之間的先后順序，即打磨運動走向，將軌跡點連起來之后，即得到了機器人的打磨或銑削軌跡；

步驟5、對得到的軌跡進行線型精度檢測，檢測合格即為最終機器人的打磨或銑削軌跡軌跡。

作為本發明的進一步補充，在所述步驟1中，用激光輪廓儀掃描實際打磨過后的零件曲面并擬合運算，得到零件曲面點云，并得到該曲面點云的法向平面和切向平面，進一步擬合出機器人的軌跡點。

作為本發明的進一步補充，在所述步驟2中，需要對零件表面迭代打磨多次，后續根據多次打磨之后的效果對零件表面進行測量。

作為本發明的進一步補充，在所述步驟4中，將軌跡導入到機器人控制器中并沿針尖方向統一抬高1mm，方便后續塞尺測量間隙。

作為本發明的進一步補充，所述步驟5包括在沿著軌跡運行的兩條曲線上分別取十個采樣點，用塞尺測量針尖與對應零件表面的間隙，將采樣點的間隙記錄下來。

作為本發明的進一步補充，所述步驟5包括將零件的三維理論模型導入至robotstudio中，對比掃描生成的軌跡點與理論模型的線型偏差。

作為本發明的進一步補充，所述步驟5包括從軌跡中選取兩條采樣曲線，進行實際擬合軌跡曲線和理論曲線的對比，記錄線型誤差。