CN104438488B - 机器人折弯放料位姿的校正方法及其装置 - Google Patents

机器人折弯放料位姿的校正方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了机器人折弯放料位姿的校正方法，包括：a、接收机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据；b、确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵；c、接收机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据；d、确定机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’相对于校正坐标系B的坐标变换矩阵；e、获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵；f、对位姿矩阵进行校正；g、重复上述步骤c至f，直至接收的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。本发明还公开了机器人折弯放料位姿的校正装置。本发明可提高机器人折弯质量。

Description

机器人折弯放料位姿的校正方法及其装置
技术领域
本发明涉及机器人的折弯放料位姿的校正方法及其装置。
背景技术
随着劳动力成本的不断上升，工业机器人应用于折弯领域越来越普及。在大板件折弯应用中，机器人的精准度使得其表现出很大的优势。目前，机器人折弯的难点主要在于，在折弯开始前，由于机器人的实际折弯放料点与标准折弯放料点之间存在偏差，导致待折弯板材的挡料边没有紧靠折弯机上的第一挡块和第二挡块，折弯边没有平行于刀槽口，此时直接折弯会导致折弯的折痕有偏差，影响折弯板件质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种机器人折弯放料位姿的校正方法，其能对机器人的实际折弯放料点的位姿进行校正，使其与机器人的标准折弯放料点一致，从而提高机器人折弯的质量。
本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种机器人折弯放料位姿的校正装置。
本发明所采用的技术方案是：一种机器人折弯放料位姿的校正方法，包括以下步骤：
步骤a、接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面紧靠该第一挡块和第二挡块；
步骤b、确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵所述的校正坐标系B以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面上的任意一点；
步骤c、接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据；
步骤d、根据接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到；
步骤e、获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
步骤f、对该位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为
步骤g、重复上述的步骤c至步骤f，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。
本发明还公开了一种机器人折弯放料位姿的校正装置，包括：
接收单元，用于接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点和实际放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面紧靠该第一挡块和第二挡块；；
校正坐标系与工作坐标系变换关系确定单元，用于确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵所述的校正坐标系B以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面上的任意一点；
校正坐标系变换关系确定单元，用于根据所述接收单元接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到；
位姿矩阵获取单元，用于获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
校正单元，用于对位姿矩阵获取单元获取的位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为
其中，所述的接收单元重复接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据，同时，所述的校正坐标系变换关系确定单元、位姿矩阵获取单元和所述的校正单元重复进行处理，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。
采用上述的技术方案后，可以实时对机器人的实际折弯放料点的位姿进行校正，从而避免了板材的折痕发生偏离，提升了机器人折弯的质量。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的机器人折弯放料位姿的校正方法的流程图。
图2是折弯机刀槽和挡块的示意图，图中示出了根据本发明一实施例的折弯坐标系A和校正坐标系B。
图3是折弯机刀槽的侧面示意图。
图4是折弯机挡块和待折弯板材的示意图，图中示出了校正坐标系B和校正坐标系B’。
图5是根据本发明一实施例的机器人折弯放料位姿的校正装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出进一步说明。
请结合图1至图4所示。根据本发明一实施例的一种机器人折弯放料位姿的校正方法，包括以下步骤：
步骤a、接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，待折弯板材2与折弯机上的第一挡块11及第二挡块12相对的一面21紧靠该第一挡块11和第二挡块12；在本实施例中，该位置检测装置包括用于对待折弯板材进行实时测距的第一距离测量装置31和第二距离测量装置32，该第一距离测量装置和第二距离测量装置分别为安装在第一挡块11上的第一电子尺31和安装在第二挡块12上的第二电子尺32，该第一电子尺31的中心线到第二电子尺32的中心线的距离为Ls。当机器人处于标准折弯放料点时，第一电子尺的测量值为ld，第二电子尺32的测量值为rd。在其它的实施方式中，第一距离检测装置31和第二距离检测装置32也可以是光栅尺、红外传感器等等。
步骤b、确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵机器人工作坐标系A在机器人控制系统中已知，无特殊要求。校正坐标系B以折弯机刀槽4的口部的纵向中心线C的延伸方向(该延伸方向与第一挡块11和第二挡块12之间的连线方向平行，同时也与第一距离测量装置31的中心线和第二距离测量装置32的中心线之间的连线P的方向平行)作为Y轴方向，以折弯刀5的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点可以是待折弯板材2与折弯机上的第一挡块11及第二挡块12相对的一面21上的任意一点。在本实施例中，机器人工作坐标系A为折弯坐标系，该折弯坐标系以折弯机刀槽口部的纵向中心线C的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀5的移动方向作为Z轴方向，X轴方向由Y轴方向和Z轴方向根据右手法则确定。该折弯坐标系的原点O1为折弯机刀槽4的口部的纵向中心线C与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线P的垂直平分面的交点。校正坐标系B的原点O2为待折弯板材2与折弯机上的第一挡块11及第二挡块21相对的一面21的底边与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线P的垂直平分面的交点。校正坐标系B的X轴、Y轴和Z轴一一对应地分别与折弯坐标系A的X轴、Y轴和Z轴的方向平行。此时折弯坐标系向X轴负方向移动Lx就得到了校正坐标系。则校正坐标系B相对于该折弯坐标系A的位姿变换关系为
T B A = R P 0 1 = 1 0 0 - L x 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
步骤c，接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据。在本实施例中，该位置数据包括第一电子尺的测量值l和第二电子尺32的测量值r。
步骤d，根据接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵实际折弯过程中，由于机器人吸料位置滑动等，板材不会正好抵住第一挡块11和第二挡块12，机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到。本实施例中，校正坐标系B'由校正坐标系B绕Z轴旋转θ角度，在X轴方向移动S距离得到，如图4所示，其中：
θ＝arctan((r-l)/Ls)
S＝(r+l)/2-(rd+ld)/2
变换矩阵为：
步骤e，获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
步骤f，对该位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为
其原理如下，由于：
T P B = T P B ′ = T B ′ A - 1 T p A = ( T B A T B ′ B ) - 1 T P A
所以，
T P n A = T B A T P B = T B A ( T B A T B ′ B ) - 1 T P A
步骤g、重复上述的步骤c至步骤f，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致，在本实施例中，即l＝ld，r＝rd。
在获得校正后的位姿矩阵后，机器人开始折弯，按照折弯刀的运动规律来规划机器人运动过程中的位置和速度值。
前述的方法的步骤虽然以字母a～f作为标注，但不应将其视为对步骤先后顺序的限定，本领域技术人员很清楚，上述的方法中许多步骤的先后顺序是可以相互调整的。
请参考图5。本发明还公开了一种机器人折弯放料位姿的校正装置100，包括接收单元61、校正坐标系与工作坐标系变换关系确定单元62、校正坐标系变换关系确定单元63、位姿矩阵获取单元64和校正单元65。
其中，接收单元61用于接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点和实际放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，待折弯板材2与折弯机上的第一挡块11及第二挡块12相对的一面21紧靠该第一挡块11和第二挡块12。
校正坐标系与工作坐标系变换关系确定单元62用于确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵校正坐标系B以折弯机刀槽口部的纵向中心线C的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀5的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点为待折弯板材2与折弯机上的第一挡块11及第二挡块12相对的一面21上的任意一点。
校正坐标系变换关系确定单元63用于根据接收单元61接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到。
位姿矩阵获取单元64用于获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
校正单元65用于对位姿矩阵获取单元64获取的位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为
其中，接收单元61重复接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据，同时，校正坐标系变换关系确定单元63、位姿矩阵获取单元64和校正单元65重复进行处理，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。

Claims (10)

1.一种机器人折弯放料位姿的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面紧靠该第一挡块和第二挡块；
步骤b、确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵所述的校正坐标系B以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面上的任意一点；
步骤c、接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据；
步骤d、根据接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到；
步骤e、获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
步骤f、对该位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为 T Pn A = T B A ( T B A T B ′ B ) - 1 T P A ;
步骤g、重复上述的步骤c至步骤f，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。
2.如权利要求1所述的机器人折弯放料位姿的校正方法，其特征在于，所述的位置检测装置包括用于对待折弯板材进行实时测距的第一距离测量装置和第二距离测量装置。
3.如权利要求2所述的机器人折弯放料位姿的校正方法，其特征在于，所述的第一距离测量装置和第二距离测量分别为安装在第一挡块上的第一电子尺和安装在第二挡块上的第二电子尺。
4.如权利要求2或3所述的机器人折弯放料位姿的校正方法，其特征在于，所述的机器人工作坐标系A为折弯坐标系，该折弯坐标系以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向由Y轴方向和Z轴方向根据右手法则确定；该折弯坐标系的原点为所述的折弯机刀槽口部的纵向中心线与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线的垂直平分面的交点。
5.如权利要求4所述的机器人折弯放料位姿的校正方法，其特征在于，
该校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面的底边与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线的垂直平分面的交点。
6.一种机器人折弯放料位姿的校正装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收位置检测装置检测到的机器人处于标准折弯放料点和实际放料点时的待折弯板材位置数据；其中，机器人处于标准折弯放料点时，所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面紧靠该第一挡块和第二挡块；
校正坐标系与工作坐标系变换关系确定单元，用于确定机器人处在标准折弯放料点时校正坐标系B相对于机器人工作坐标系A的坐标变换矩阵所述的校正坐标系B以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向与Y轴方向和Z轴方向满足右手法则，校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面上的任意一点；
校正坐标系变换关系确定单元，用于根据所述接收单元接收的机器人处于标准折弯放料点和实际折弯放料点时的位置数据，确定机器人处于实际折弯放料点时的校正坐标系B’相对于机器人处于标准折弯放料点时的校正坐标系B的坐标变换矩阵机器人处于实际折弯放料点的校正坐标系B’是通过将校正坐标系B沿X轴方向移动和Z轴方向旋转得到；
位姿矩阵获取单元，用于获取机器人处于实际折弯放料点时的位姿矩阵
校正单元，用于对位姿矩阵获取单元获取的位姿矩阵进行校正，校正后的位姿矩阵为 T Pn A = T B A ( T B A T B ′ B ) - 1 T P A ;
其中，所述的接收单元重复接收位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据，同时，所述的校正坐标系变换关系确定单元、位姿矩阵获取单元和所述的校正单元重复进行处理，直至接收的位置检测装置检测到的机器人处于实际折弯放料点时的待折弯板材位置数据与机器人处于标准折弯放料点时的待折弯板材位置数据一致。
7.如权利要求6所述的一种机器人折弯放料位姿的校正装置，其特征在于，所述的位置检测装置包括用于对待折弯板材进行实时测距的第一距离测量装置和第二距离测量装置。
8.如权利要求7所述的一种机器人折弯放料位姿的校正装置，其特征在于，所述的第一距离测量装置和第二距离测量分别为安装在第一挡块上的第一电子尺和安装在第二挡块上的第二电子尺。
9.如权利要求7或8所述的一种机器人折弯放料位姿的校正装置，其特征在于，所述的机器人工作坐标系A为折弯坐标系，该折弯坐标系以折弯机刀槽口部的纵向中心线的延伸方向作为Y轴方向，以折弯刀的移动方向作为Z轴方向，X轴方向由Y轴方向和Z轴方向根据右手法则确定；该折弯坐标系的原点为所述的折弯机刀槽口部的纵向中心线与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线的垂直平分面的交点。
10.如权利要求9所述的一种机器人折弯放料位姿的校正装置，其特征在于，该校正坐标系B的原点为所述待折弯板材与折弯机上的第一挡块及第二挡块相对的一面的底边与第一距离测量装置中心线和第二距离测量装置中心线之间的连线的垂直平分面的交点。
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