CN107237059A - 一种基于机器人3d缝纫的缝纫轨迹纠偏方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法及装置，包括缝纫机头和机械臂，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上带有机针；所述缝纫机头上安装有激光线扫描器，机械臂带动缝纫机头整体移动至设定的位置，激光线扫描器开始对缝纫工件特征进行定点或连续扫描，将扫描结果与缝纫机头原始缝纫轨迹的偏差反馈给机器人控制程序，使缝纫机头上的机针能准确根据缝纫工件的偏差修正轨迹后进行缝纫。本发明先利用激光线扫描器对缝纫引导特征进行扫描，得到偏差后，缝纫机头根据偏差而修正实际缝纫线路，进行缝纫。

Description

一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法及装置

技术领域

本发明属于机器人缝纫技术领域，特别涉及一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法及装置。

背景技术

现有的缝纫工艺一般采用物料运动、缝纫机不动的工作模式，安放物料时采用工件定位安放，然后工件按既定的运动轨迹进行缝纫，这时物料的安放偏差也就决定缝纫线迹的偏差。然而当有些物料对缝制轨迹有严格要求的时候，物料安放位置的准确性要求就明显提高，特别是应用3D缝纫情况下，空间曲面的放置难度进一步提高。

在工件运动方式中若采用人工送料，那么一个工人的责任心、技能等完全影响送料稳定性，在送料过程中要不断变化送料路径，这将严重影响速度和需缝纫位置的精度，更甚至产生产品因线迹位置而产生报废。同时由于人是工作中最大的一个不稳定因素，人的工作状态、心情、疲劳程度、连续工作时间等因素均影响着最终工作的结果，这样对工件安放的准确性产生了很大的影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够消除因人为对工件安放偏差造成缝纫线迹偏差的基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法。

本发明的另一个目的是提供一种能够保证缝纫机按照缝纫轨迹进行缝纫的基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏装置。

为了实现第一个目的，本发明的技术方案是：一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法，包括缝纫机头和机械臂，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上带有机针；其特征在于：所述缝纫机头上安装有激光线扫描器，机械臂带动缝纫机头整体移动至设定的位置，激光线扫描器开始对缝纫工件特征进行定点或连续扫描，将扫描结果与缝纫机头原始缝纫轨迹的偏差反馈给机器人控制程序，使缝纫机头上的机针能准确根据缝纫工件的偏差修正轨迹后进行缝纫。

进一步地，机械臂上设置有两个特定坐标系，分别为缝纫工具坐标系和扫描工具坐标系，缝纫工具坐标系设定在缝纫机机针与针板的交点上，扫描工具坐标系设定在激光扫描器扫描范围内的特定点上。

进一步地，所述扫描工具坐标系设定在激光扫描器扫描范围中间值的点上。

进一步地，根据缝纫轨迹需要，以缝纫工具坐标系生成一个初始缝纫轨迹，此初始缝纫轨迹与正确放置时缝纫工件上的引导线相对应；将缝纫工具坐标系转换到扫描工具坐标系下，通过对实际放置时缝纫工件上引导线轨迹进行扫描，测量出偏差，反馈给机械臂运动控制程序；机械臂控制程序根据偏差，修正机械臂运动轨迹，将缝纫工具坐标系上的偏差消除。

为了实现第二个目的，本发明的技术方案是：一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏装置，包括缝纫机头和机械臂，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上带有机针；其特征在于：所述缝纫机头上安装有激光线扫描器，机械臂带动缝纫机头转动时，存在激光线扫描器处于缝纫机头对应的缝纫工作位。

本发明将缝纫工具坐标系生成的初始缝纫轨迹转换到对应的扫描工具坐标系下的运动轨迹；机械臂带动缝纫机头旋转使得激光线扫描器处于工作位，然后缝纫机头整体移动至设定的位置；将缝纫工件放置到针板上，利用激光线扫描器扫描引导特征信息，并计算出路径位置与该处原始建立的扫描工具坐标系下的运动轨迹在此处的偏差，如此连续扫描形成一条新的路线轨迹；待扫描完成后，机械臂带动缝纫机头旋转使得缝纫机头的机针处于工作位，将扫描工具坐标系下得到的新路线轨迹转换成缝纫工具坐标系下的新缝纫轨迹，缝纫机头按照新缝纫轨迹进行缝纫，实现缝纫路径的修正。

本发明先利用激光线扫描器对缝纫工件上的缝纫引导特征进行扫描，得到缝纫工件上由于安装时产生的偏差，扫描完成后，缝纫机头根据偏差而修正实际缝纫线路，进行缝纫，即先扫描后缝纫。由此，缝纫机头的缝纫线迹不会因工件放置偏差而造成线迹偏差，避免缝纫不一致甚至报废的情况发生。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明激光线扫描特征示意图；

图2为本发明激光线扫描轮廓数据显示示意图；

图3为本发明激光线扫描器的安装示意图；

图4为本发明坐标系示意图；

图5为本发明激光线扫描轨迹示意图；

图6为本发明缝纫工作示意图。

图中标记为：激光线扫描器1、机针2、缝纫机头3、机械臂4、缝纫工具坐标系5、扫描工具坐标系6、待缝纫工件7、引导轨迹线8。

具体实施方式

参见附图。本实施例包括激光线扫描器1、缝纫机头3、机械臂4和待缝纫工件7；所述激光线扫描器1安装在缝纫机头3上；所述缝纫机头通过安装法兰连接安装到机械臂4上；由机械臂4控制，整体移动至设定的位置开始扫描或缝纫；所述缝纫机头3标定缝纫机机针2和针板的交点为缝纫工具坐标系5（后称缝纫TCP）；所述缝纫机头3上安装有一个激光线扫描器1，可以获取扫描断面的数据信息，根据断面数据信息获取目标跟踪位置信息；所述激光线扫描器1一般采用2D扫描即深度和横向偏置信息以及可用于轮廓面计算的数据，同样也可采用3D扫描来获取更丰富的信息；激光线扫描器1对扫描线内某个特定点位置进行机器人动作点的位置标定；所述激光线扫描线特定点标定，即成为机器人标定的激光线扫描器1的扫描工具坐标系6(后称扫描TCP)，扫描TCP一般设定在扫描范围的中间值的点上，使扫描头上生成一个虚拟指针，如此将缝纫TCP和扫描TCP之间在机器人系统下建立关联。

将缝纫工件在理想状态下（即不存在偏差）的待缝纫轨迹由缝纫TCP建立运动轨迹后，然后利用工件上的某些引导特征信息，利用这个特征引导线迹建立扫描TCP的运动轨迹；当待缝纫工件7安装到针板上，位置一定存在偏差，利用激光线扫描器1扫描引导特征信息并计算出路径位置与该处原始建立的扫描TCP运动轨迹在此处的偏差，如此连续扫描形成一条新的路线轨迹，待扫描完成后，缝纫机头退出扫描位置，将扫描TCP装换成缝纫TCP，缝纫机头及按照新生产的偏差路径进行缝纫，如此实现了缝纫路径修正。

本实施例标定缝纫机头缝纫处的缝纫TCP和安装在缝纫机头上的传感器固定点处的扫描TCP，标定激光线扫描器1的固定点的左右位置为X0处，深度方向为Z0处；先将机械臂上工具坐标系转换的扫描TCP上，即机械臂带动缝纫机头旋转使得激光线扫描器处于工作位，机械臂4按一定的示教轨迹，带动安装在缝纫机头3上的激光线扫描器1对安装在工装上缝纫工件7上的引导轨迹线8进行扫描，扫描结果如图1中数据窗凹陷位置与X0和Z0之间的偏差dX、dZ反馈（由安放误差引起），将这一系列偏差数据反馈给机器人控制程序，修正机器人缝纫轨迹数据，生产新的缝纫轨迹；机器人完成扫描后，调整姿态使缝纫TCP成为工具坐标系，即机械臂带动缝纫机头旋转使得缝纫机头的机针2处于工作位，按偏差修正后的轨迹使缝纫TCP能重合到引导轨迹线8上，如此使缝纫线迹不会因工件放置偏差造成线迹偏差，避免缝纫不一致甚至报废的情况发生。

Claims (5)

1.一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法，包括缝纫机头和机械臂，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上带有针杆；其特征在于：所述缝纫机头上安装有激光线扫描器，机械臂带动缝纫机头整体移动至设定的位置，激光线扫描器开始对缝纫工件特征进行定点或连续扫描，将扫描结果与缝纫机头原始缝纫轨迹的偏差反馈给机器人控制程序，使缝纫机头上的机针能准确根据缝纫工件的偏差修正轨迹后进行缝纫。

2.如权利要求1所述的一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法，其特征在于：所述机械臂上设置有两个特定坐标系，分别为缝纫工具坐标系和扫描工具坐标系，缝纫工具坐标系设定在缝纫机针杆与针板的交点上，扫描工具坐标系设定在激光扫描器扫描范围内的特定点上。

3.如权利要求2所述的一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法，其特征在于：所述扫描工具坐标系设定在激光扫描器扫描范围中间值的点上。

4.如权利要求2所述的一种基于机器人3D缝纫的缝纫轨迹纠偏方法，其特征在于：根据缝纫轨迹需要，以缝纫工具坐标系生成一个初始缝纫轨迹，此初始缝纫轨迹与正确放置时缝纫工件上的引导线相对应；将缝纫工具坐标系转换到扫描工具坐标系下，通过对实际放置时缝纫工件上引导线轨迹进行扫描，测量出偏差，反馈给机械臂运动控制程序；机械臂控制程序根据偏差，修正机械臂运动轨迹，将缝纫工具坐标系上的偏差消除。

5.一种实现权利要求1所述缝纫轨迹纠偏方法的装置，包括缝纫机头和机械臂，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上带有机针；其特征在于：所述缝纫机头上安装有激光线扫描器，机械臂带动缝纫机头转动时，存在激光线扫描器处于缝纫机头对应的缝纫工作位。