CN106272410A - 一种机器人加工在线厚度补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机器人加工在线厚度补偿方法，包括以下步骤：在机器人末端加装用于机械加工的主轴、与主轴配合使用的加工刀具以及测厚传感器；在机器人对工件进行加工前，用测厚传感器测量工件厚度尺寸，厚度方向为Z向；根据工件厚度尺寸、测厚传感器与工件接触点的坐标参数，计算出工件的实际位置坐标；将工件的实际位置坐标与理论模型坐标和理论厚度进行对比，计算出偏差值；根据偏差值，对机器人末端的加工刀具运动轨迹进行补偿。通过本发明方法，可实现机器人对工件加工过程的厚度反馈，提高机器人加工精度。

Description

一种机器人加工在线厚度补偿方法
技术领域
本发明涉及的是一种机器人加工在线厚度补偿方法，特别是涉及一种用于工业机器人机械加工的在线厚度补偿方法，属于机器人工程领域。
背景技术
工业机器人由于有着可编程、通用性好、柔性强、易于保养等优点，越来越受到技术人员的广泛应用，但目前工业机器人用于机械加工过程中，机器人末端绝对精度不高，因此为进一步提高机器人加工精度，可在机器人加工过程中增加在线补偿功能。
现有技术中面向机器人加工在线补偿方法，公开专利号CN141560A介绍了用于型钢加工的在线补偿方法，利用激光传感器测量出工件外形参数及测量点位置参数，通过计算机及控制系统，对加工路径进行在线补偿，提高了加工精度。该方法的缺点在于：对于截面不一致的工件，为实现工件在某厚度方向的在线补偿时，需测量出工件厚度方向两侧的外形参数，通过计算可得知厚度方向需补偿的数值，计算复杂；另一方面该方法为读取厚度信息需测量厚度方向两端外形信息，效率较低。
鉴于以上，针对机器人对工件进行加工过程中厚度方向的在线补偿，有必要研究一种方法，可简单有效测量出工件厚度方向上需补偿的值，再通过计算机及控制系统将该值补偿在机器人加工轨迹中。
发明内容
本发明的目的在于克服目前机器人机械加工中精度不足的问题，提供一种机器人在机械加工过程中的在线补偿方法，尤其是对加工工件厚度方向进行补偿，提高机器人加工精度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种机器人加工在线厚度补偿方法，包括以下步骤：
S1、在机器人末端加装用于机械加工的主轴、与主轴配合使用的加工刀具以及测厚传感器；
S2、在机器人对工件进行加工前，用测厚传感器测量工件厚度尺寸h1，厚度方向为Z向；
S3、根据工件厚度尺寸h1、测厚传感器与工件接触点的的坐标参数P1(x1，y1，z1)，计算出工件的实际位置坐标P2(x2，y2，z2)；
S4、将工件的实际位置坐标P2(x2，y2，z2)与理论模型坐标P0(x0，y0，z0)和理论厚度h0进行对比，计算出偏差值ξ；
S5、根据偏差值ξ，对机器人末端的加工刀具运动轨迹进行补偿。
优选地，步骤S2中，所述厚度传感器与工件接触点的坐标参数通过控制系统自动记录。
优选地，步骤S3中，所述工件的实际位置坐标计算方法为：
P2＝P1+(0，0，h1)＝(x1，y1，z1+h1)。
优选地，步骤S4中，所述偏差值ξ的计算方法为：
ξ＝P2-P0＝(x1-x0，y1-y0，z1-z0-h0+h1)。
优选地，步骤S5中，所述偏差值为0时，机器人按原有的加工程序进行加工。
优选地，步骤S5中，所述偏差值不为0时，针对该偏差值对工件加工路径进行补偿，同时生产新的机器人末端加工刀具运动轨迹。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.采用本发明方法时，工件可自由放在平台上固定即可，机器人通过传感器测量零件拟加工部位实际的厚度，通过计算，得出与理论模型差值，该差值极为补偿值，将该值补偿人机器人加工轨迹中，即可时机器人加工过程中获得较为精确的厚度数值。通过本发明方法，可实现机器人对工件加工过程的厚度反馈，提高机器人加工精度。
2.本发明的方法简单易行，计算简便，可大大节约加工时间。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明机器人加工在线厚度补偿方法原理图；
图2为本发明机器人机械加工在线厚度补偿方法示意图；
其中，1、测厚传感器；2、主轴；3、加工刀具；4、机器人；5、工件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明原理图见图1，测厚传感器1加装在机器人4末端执行器上，通过机器人运动，使得测厚传感器1测量出工件5上拟加工区域的厚度信息，该厚度信息直接传送给计算机系统；同时机器人4的位置信息通过控制系统记录并实时反馈给计算机，经过计算机运算可得出工件5的实际尺寸及位置坐标信息。基于原有的机器人加工离线程序，对拟加工区域进行比对计算，如果差值为“0”则机器人4按原程序进行加工；如果差值不为“0”，则机器人4根据差值对加工程序中的参数进行补偿。
以下实施例所述的机器人机械加工在线厚度补偿方法如图2所示，在工业机器人手臂执行器装有用于机械加工的主轴2、与主轴2配合使用的加工刀具3以及测厚传感器1。在机器人4对工件5进行加工前，加装在机器4人末端的测厚传感器1对工件5待加工表面进行测量，测量工件5在机器人4末端所处位置的厚度，后将测量厚度信息传送给计算机，同时将机器人4末端位置反馈给计算机，该两部分数据组合可以得出工件5在该坐标位置的实际厚度信息。通过计算机与理论模型进行比较计算出理论尺寸与实际尺寸的差值，把该差值补偿到加工程序中，通过机器人4末端的加工刀具3对工件5进行加工，可提高机器人4加工精度。
实施例1
本实施例涉及一种开放式工件的加工，该工件固定在工装上，待加工厚度为Z向，采用的机器人加工在线厚度补偿方法包括以下步骤：
S1、机器人末端执行器上安装厚度传感器，机器人末端执行器控制厚度传感器对工件指定部位进行测量；记录此位置工件的坐标值P1(x1，y1，z1)以及测量的厚度尺寸h1，则该点厚度对应位置的坐标值P2(x2，y2，z2)：
P2＝P1+(0，0，h1)＝(x1，y1，z1+h1)
S2、将工件与测厚传感器对应接触点的实际位置坐标和尺寸与理论坐标值P0(x0，y0，z0)以及对应位置厚度尺寸h0进行对比，计算出偏差值ξ：
ξ＝P2-P0＝(x1-x0，y1-y0，z1-z0-h0+h1)
S3、若ξ偏差值为0，则机器人按理论轨迹运行；
S4、若ξ不为0，则将该偏差值补偿到机器人运行轨迹中。若机器人理论轨迹位置为P4，则实际加工轨迹位置P4’：
P4’P4＝P42+ξ
S5、根据实际加工轨迹，控制系统控制主轴实现对工件的加工。
综上所述，采用本发明方法时，工件可自由放在平台上固定即可，机器人通过传感器测量零件拟加工部位实际的厚度，通过计算，得出与理论模型差值，该差值极为补偿值，将该值补偿人机器人加工轨迹中，即可时机器人加工过程中获得较为精确的厚度数值。通过本发明方法，可实现机器人对工件加工过程的厚度反馈，提高机器人加工精度。本发明的方法简单易行，计算简便，可大大节约加工时间。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在机器人末端加装用于机械加工的主轴、与主轴配合使用的加工刀具以及测厚传感器；
S2、在机器人对工件进行加工前，用测厚传感器测量工件厚度尺寸h1，厚度方向为Z向；
S3、根据工件厚度尺寸h1、测厚传感器与工件接触点的的坐标参数P1(x1，y1，z1)，计算出工件的实际位置坐标P2(x2，y2，z2)；
S4、将工件的实际位置坐标P2(x2，y2，z2)与理论模型坐标P0(x0，y0，z0)和理论厚度h0进行对比，计算出偏差值ξ；
S5、根据偏差值ξ，对机器人末端的加工刀具运动轨迹进行补偿。
2.如权利要求1所述的机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，步骤S2中，所述厚度传感器与工件接触点的坐标参数通过控制系统自动记录。
3.根据权利要求1所述的机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，步骤S3中，所述工件的实际位置坐标计算方法为：
P2＝P1+(0，0，h1)＝(x1，y1，z1+h1)。
4.根据权利要求1所述的机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，步骤S4中，所述偏差值ξ的计算方法为：
ξ＝P2-P0＝(x1-x0，y1-y0，z1-z0-h0+h1)。
5.如权利要求1所述的机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，步骤S5中，所述偏差值ξ为0时，机器人按原有的加工程序进行加工。
6.如权利要求1所述的机器人加工在线厚度补偿方法，其特征在于，步骤S5中，所述偏差值ξ不为0时，针对该偏差值对工件加工路径进行补偿，同时生产新的机器人末端加工刀具运动轨迹。
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