CN111070210B - 一种工件定位校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种工件定位校准方法,以工件加工所需角度确定初始点refS1、refS2,通过机械手得到实际工件寻找点actS1、实际工件寻找点actS2;分别计算x轴、y轴、z轴的偏差角度α、β、γ后进行校准。本发明通过数学计算的方法完成机械手对自身抓取工件的空间位置偏移量确认,完成由于工件生产及存放、搬运过程中造成偏移、旋转量的补偿。
Description
技术领域
本发明涉及一种校准方法,特别涉及一种工件定位校准方法。
背景技术
随着中国制造水平的不断提升,自动化越来越成为各个行业的主流需求,而对于轨道交通行业,转向架构架焊接生产过程中,工件多为中厚板材(6mm~50mm),且工件长度最长大于3000mm,工件大多数经过下料、加工、压型完成,部分工件还需焊接,碳钢工件在经过各道工序后,最终交出的尺寸存在差异,而差异往往超出自动化设备自动补偿范围。
工件自动组装本身需要完成两个步骤,一是自动抓取工件,二是将工作放入工位进行焊接点固。自动抓取工件过程中,不能保证各个工件存放位置绝对一致,导致抓取工件时,工件可能已存在扭动或位置偏移,致使机械手抓取工件进入预定位置时出现偏差。自动组装侧梁工件过程,机械手将工件放入加工工装的定位基准为中心线定位,在人工作业时,是通过卷尺配合工具进行工件移动,因此能够保证每个工件均能达到以中心线为基准进行定位,但工件绝对尺寸各不相同,机械手则无法准确自行判定每个工件绝对尺寸,致使机械手抓取工件进入预定位置时,工件无法达到以中心线为基准进行定位。机械化生产过程中往往出现碰撞导致机器人基准出现偏差,致使机械手在抓取工件时出现偏差,重新进行基准校对需要花费大量时间与精力。
目前在转向架构架焊接生产过程中,对于转向架组装尺寸要求较为严格,对于3000mm工件需要完成中心偏差在1mm以内(±0.5mm),对于自动化组装设备自身精度在±0.5mm之间,而对于工件尺寸差异及工件装夹、搬运的误差则无法完成识别及补偿,不能达到生产要求。
发明内容
本发明的主要目的是为解决现有技术中的技术问题,提供一种可自动完成工件定位的校准、补偿的工件定位校准方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种工件定位校准方法,包括如下步骤:
步骤一、以工件加工所需角度确定初始点refS1、refS2;
步骤二、机械手以初始点refS1为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS1;
机械手以初始点refS2为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS2;
步骤四、机械手抓取工件在x轴、y轴、z轴分别旋转α、β、γ角度。
进一步,在所述步骤一中,在初始点refS1、refS2的位置设置有角度修正工装,所述机械手触碰角度修正工装后停止。
进一步,所述角度修正工装包括安装座、与安装座固定的接触圆柱,所述接触圆柱的端部为球形。
进一步,在所述步骤二中,所述机械手触碰工件停止后,记录初始点refS1、refS2至停止时的偏差量offsetS1、offsetS1,根据初始点refS1与偏差量offsetS1计算实际工件寻找点actS1的坐标值,初始点refS2与偏差量offsetS2计算实际工件寻找点actS2的坐标值。
进一步,还包括步骤五,以加工工装基准中心线为起始,在基准中心线两侧同距离各设置一个校准面;
测量工件两侧与两侧的校准面的间距为A、B;
根据间距A、B确定机械手抓取工件后的移动量x,
当A大于B时,机械手抓取工件向A间距的方向移动x距离,当A小于B时,机械手抓取工件向B间距的方向移动x距离。
进一步,在所述步骤五中,以加工工装基准中心线为起始,在基准中心线两侧同距离各设置一个位置修正工装,所述位置修正工装为块状,其靠近工件的平面为所述校准面。
进一步,在所述步骤五中,所述机械手抓取工件后水平移动,工件触碰到位置修正工装后停止,记录机械手移动距离为工件两侧与两侧的校准面的间距A、B。
综上内容,本发明所述的一种工件定位校准方法,通过数学计算的方法完成机械手对自身抓取工件的空间位置偏移量确认,完成由于工件生产及存放、搬运过程中造成偏移、旋转量的补偿。
附图说明
图1是本发明角度校准的原理图;
图2是本发明长度方向校准的原理图;
图3是本发明角度修正工装的结构示意图;
图4是本发明位置修正工装的结构示意图。
如图1至图4所示,安装座1、接触圆柱2、位置修正工装3、校准面4。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明所述的一种工件定位校准方法,分为两部分进行,第一部分为工件角度修正,第二部分为工件位置的修正。
步骤一、以工件加工所需角度确定初始点refS1、refS2。以工件在加工工装上所需要的摆放位置、角度为准,取此时工件所处角度选择两个点为初始点refS1、refS2,并确定初始点refS1、refS2与机器零位之间的坐标值。
具体而言,如图3所示,在初始点refS1、refS2的位置设置有角度修正工装,利用机械手触碰停止的功能,在机械手触碰角度修正工装后停止运动。角度修正工装包括安装座1、与安装座1固定的接触圆柱2,安装座1固定在加工工装上,接触圆柱2的端部为球形,接触圆柱2的球形端部及为初始点refS1或refS2。通过将角度修正工装设置为接触圆柱2,并且端部为球形,使角度修正工装更加适应于工业应用,能够安全、长期、反复使用。
通过机械手触碰角度修正工装停运,确认机械手到达初始点refS1、refS2的位置,避免因机器人基准出现偏差,致使到达初始点refS1、refS2的位置不准,从而影响后续校准修正。并且避开了对机器人的基准进行重新校准,节省了校准所需的时间。
步骤二、如图1所示,机械手以初始点refS1为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS1。机械手以初始点refS2为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS2。
具体而言,机械手触碰工件停止后,记录初始点refS1、refS2至停止时的偏差量offsetS1、offsetS1,根据初始点refS1与偏差量offsetS1计算实际工件寻找点actS1的坐标值,初始点refS2与偏差量offsetS2计算实际工件寻找点actS2的坐标值。
步骤四、机械手抓取工件在x轴、y轴、z轴分别旋转α、β、γ角度。
通过分别取两个坐标轴的值形成向量进行计算,三个方向可同时进行校准,通过一次寻找完成三个方向旋转角度的计算,一次性完成机械手修正,提高了校准效率。相比于现有技术,待校准工件在三维空间内可为任意角度,无需待校准工件在某个方向的面必须与检测面或校准面为同一个平面,极大的提升了本方法的实际应用效果。
步骤五、该步骤为工件位置的校准,即寻找出抓取工件的绝对中心,主要包括工件长度方向、高度方向、宽度方向的校准。
如图2所示,以加工工装基准中心线为起始,在基准中心线两侧同距离各设置一个校准面,基准中心线与校准面的距离为L。测量工件两侧与两侧的校准面的间距为A、B。根据间距A、B确定机械手抓取工件后的移动量x,
当A大于B时,机械手抓取工件向A间距的方向移动x距离,当A小于B时,机械手抓取工件向B间距的方向移动x距离。通过调整工件的偏差量x,使工件的中心位于加工工装基准中心线,保证机械手在抓取工件时,抓取点为工件的中心。通过该方式可实现两种类型校准,一种为机械手抓取位置不一致造成的工件位置错误,另外为工件自身长短不一的不同导致的工件位置错误。
具体而言,如图4所示,在基准的两侧同距离各设置一个位置修正工装3,位置修正工装为块状,其靠近工件的平面为校准面4。机械手抓取工件后水平移动,先向一侧的位置修正工装3平移,工件触碰到位置修正工装3后停止,记录机械手移动距离为工件与该侧的校准面的间距A。机械手归位后向另一侧的位置修正工装3平移,工件触碰到位置修正工装3后停止,记录机械手移动距离为工件与该侧的校准面的间距B。
在工件的长度方向、宽度方向、高度方向均可采用上述校准方式进行校准,只需将工件旋转到长度、宽度、高度的方向与两个位置修正工装3垂直的位置,或者在长度方向、宽度方向、高度方向所对应的位置均设置两个位置修正工装3。
综上内容,本发明所述的一种工件定位校准方法,通过数学计算的方法完成机械手对自身抓取工件的空间位置偏移量确认,完成由于工件生产及存放、搬运过程中造成偏移、旋转量的补偿。
如上所述,结合附图所给出的方案内容,可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种工件定位校准方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、以工件加工所需角度确定初始点refS1、refS2;
步骤二、机械手以初始点refS1为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS1;
机械手以初始点refS2为起点移动,触碰工件后停止,得到实际工件寻找点actS2;
步骤四、机械手抓取工件在x轴、y轴、z轴分别旋转α、β、γ角度;
步骤五、以加工工装基准中心线为起始,在基准中心线两侧同距离各设置一个校准面;
测量工件两侧与两侧的校准面的间距为A、B;
根据间距A、B确定机械手抓取工件后的移动量x,
当A大于B时,机械手抓取工件向A间距的方向移动x距离,当A小于B时,机械手抓取工件向B间距的方向移动x距离。
2.根据权利要求1所述的一种工件定位校准方法,其特征在于:在所述步骤一中,在初始点refS1、refS2的位置设置有角度修正工装,所述机械手触碰角度修正工装后停止。
3.根据权利要求2所述的一种工件定位校准方法,其特征在于:所述角度修正工装包括安装座、与安装座固定的接触圆柱,所述接触圆柱的端部为球形。
4.根据权利要求1所述的一种工件定位校准方法,其特征在于:在所述步骤二中,所述机械手触碰工件停止后,记录初始点refS1、refS2至停止时的偏差量offsetS1、offsetS1,根据初始点refS1与偏差量offsetS1计算实际工件寻找点actS1的坐标值,初始点refS2与偏差量offsetS2计算实际工件寻找点actS2的坐标值。
5.根据权利要求1所述的一种工件定位校准方法,其特征在于:在所述步骤五中,以加工工装基准中心线为起始,在基准中心线两侧同距离各设置一个位置修正工装,所述位置修正工装为块状,其靠近工件的平面为所述校准面。
6.根据权利要求5所述的一种工件定位校准方法,其特征在于:在所述步骤五中,所述机械手抓取工件后水平移动,工件触碰到位置修正工装后停止,记录机械手移动距离为工件两侧与两侧的校准面的间距A、B。
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