CN111571314A - 一种可扩展自动化磨抛系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化加工技术领域，具体涉及一种可扩展自动化磨抛系统及方法，包括机械臂、机械臂控制器、工装夹具、标定装置、上下料台、砂带机、抛光机、PLC模块、上位机、通信模块和服务器，标定装置、上下料台、砂带机以及抛光机均固定在机械臂工作范围内，待加工工件固定安装在工装夹具内并放置在上下料台上，机械臂控制器与机械臂连接，砂带机以及抛光机均与PLC模块连接，机械臂控制器以及PLC模块均与上位机连接，上位机通过通信模块与服务器通信连接。本发明的实质性效果是：提供了一种能够将磨抛轨迹配方创建及管理与磨抛现场工艺解耦分离的技术方案，降低了配方复用的难度和成本，益于规模化应用，提升生产效率。

Description

一种可扩展自动化磨抛系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化加工技术领域，具体涉及一种可扩展自动化磨抛系统及方法。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。随着机器视觉以及嵌入式系统的发展，机械臂技术已经成功运用在工业装配、安全防爆等领域。机械臂的每个移动、动作均需要程序定义，即需要生成加工配方。目前磨抛领域现有的解决方案之一，也是目前最常用的一种是采用传统的手工示教方式。首先完成工具及工件坐标系的标定，由操作员通过示教器控制机械臂运行至一系列磨抛点位，经过反复调参及工艺试验，达到预期效果后再批量运行。另一种方案是通过离线编程的方式。离线编程系统是指不需中断产线，在仿真环境下进行机器人编程，提供友好的人工交互界面来进行轨迹生成及运动规划。并提前对可能存在的碰撞，奇点，轴限位等问题进行处理，之后再结合标定及校准将仿真环境下的程序部署到真实产线调试，缩短机器人编程及产线中断时间。工业场景下采用传统的示教器方法给机器人进行编程存在轨迹示教及调试耗时长，并且需长时间中断产线的问题。

相比传统的示教器手动示教编程，离线编程方案的主要驱动因素是减少产线中断及人工示教编程的时间，从而降低成本。离线编程系统存在的主要的问题如下：1.使用复杂，软件成本，人员成本及培训成本高昂；2.制造及工艺涉及的参数非常多，软件系统难以全部处理，且对不同工件的复用性差；3.仿真里设备布局及工件模型等与真实场景存在不可避免的误差，仿真与实际运行结果不符。如中国专利CN106182018A，公开日2016年12月7日，一种基于工件三维图形的磨抛工业机器人离线编程方法，通过工件标定模块，标定获得该工件坐标系OW在机器人基坐标系OBase中的空间位姿齐次变换矩阵W；通过工件三维图形处理模块，将磨抛路径离散为若干个空间点，输出每个空间点的三维坐标信息，计算得到工件表面磨抛路径上若干个定义在工件坐标系OW中的空间位姿齐次变换矩阵R；通过工具标定模块，在机器人工具末端与工件接触位置处建立工具末端坐标系OT，并标定获得该工具末端坐标系OT在机器人基坐标系OBase中的空间位姿齐次变换矩阵T，实现机器人离线编程。目前打磨及抛光行业主要仍以人工打磨的方式，机器人在该行业的实际落地工业应用场景有限，而且在有限的实际应用场景也都基本处于人工示教的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前磨抛配方生成周期长成本高的技术问题。提出了一种磨抛配方生成更为灵活便捷的可扩展自动化磨抛系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种可扩展自动化磨抛系统，包括机械臂、机械臂控制器、工装夹具、标定装置、上下料台、砂带机、抛光机、PLC模块、上位机、通信模块和服务器，所述标定装置、上下料台、砂带机以及抛光机均固定在机械臂工作范围内，待加工工件固定安装在所述工装夹具内并放置在所述上下料台上，所述机械臂控制器与机械臂连接，所述砂带机以及抛光机均与PLC模块连接，所述机械臂控制器以及PLC模块均与上位机连接，上位机通过通信模块与服务器通信连接。服务器运行离线编程方案，从而将生产现场操作和复杂的配方生成解耦，使生产现场技术人员无需学习培训复杂的离线编程方案的操作，大幅降低了培训成本。离线编程方案生成一个基本的配方版本，生产现场技术人员在此基础上进行修改微调即可达到各种定制的工艺要求，同时结合标定步骤解决配方复用困难的问题，能够极大的提高生产效率。

作为优选，所述标定装置包括位移传感器和标定部，所述位移传感器固定安装在机械臂工作范围内，所述标定部固定在所述工装夹具上，所述标定部包括点标定部和方向标定部，将工件坐标系与机械臂法兰坐标系标定时，机械臂控制器控制机械臂带动工装夹具使点标定部已经方向标定部分别多次接触位移传感器，记录接触数据，并求解获得工件坐标系与机械臂法兰坐标系的转换关系完成工件坐标系标定。将标定部设置在工装夹具上，从而将工件坐标系标定与工件解耦，在加工不同型号工件，或修改工件工艺参数后，不需要修改工件坐标系的标定，解决了工件坐标系标定对工件的依赖，进一步实现解耦，使配方的复用难度再次降低，为机械臂技术在批量、复杂现场环境下的推广应用提供了基础。

作为优选，所述点标定部包括固定在工装夹具上的标准球，所述方向标定部包括固定在工装夹具上的标准平板。四个点能够确定一个球面，标准球四次接触位移传感器即可求解获得标准球的球心位置，且现有技术中球面加工技术能够实现的精度非常高，相对于直接接触一个点，采用接触球面求解球心的方式，能够提高点定位的准确度，进而提升工件坐标系标定的准确度。标准平板三次接触位移传感器就可以确定平面的法向量，进而实现旋转矩阵的计算，标定过程简洁快速。

作为替代，所述点标定部为固定在工装夹具上的标准球，所述方向标定部为固定在工装夹具上的另外两个标准球与点标定部一起构成的三个标准球。三个点能够确定一个平面，进而确定一个法线向量，相对于平板，三个标准球的加工精度更容易保证，标定结果精度也会提高，但会导致接触点由7次接触变成12次接触，计算过程也更复杂，会造成标定效率略有降低。

作为优选，所使用的位移传感器末端的硬度低于标定部硬度。位移传感器的末端更容易更换，工装夹具的加工和更换成本更高，能够提高工装夹具使用寿命，节省成本。

一种可扩展自动化磨抛方法，适用于如前述的一种可扩展自动化磨抛系统，包括：标定流程、磨抛配方创建流程和磨抛配方加载运行流程，所述标定流程进行坐标系标定，所述磨抛配方创建流程创建磨抛配方，所述磨抛配方加载运行流程将磨抛配方创建流程创建的磨抛配方发送至PLC模块以及机械臂控制器执行。

作为优选，所述标定流程包括：

1.1)TCP标定：

1.11)安装TCP标定装置；1.12)上位机触发TCP标定信号，机械臂控制器接收到TCP标定信号后，调用TCP标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；1.13)采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；1.14)上位机根据传感器及机械臂位姿数据计算出TCP标定结果；

1.2)工具坐标系标定：

1.21)上位机触发工具坐标系标定信号，机械臂控制器接收到工具坐标系标定信号后，调用工具坐标系标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；1.22)采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；1.23)上位机根据TCP标定结果、传感器及机械臂位姿数据计算出工具坐标系标定结果，并保存标定参数文件；

1.3)工件坐标系标定：

1.31)安装工件坐标系标定装置；1.32)上位机触发工件坐标系标定信号，机械臂控制器接收到工件坐标系标定信号后，调用工件坐标系标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；1.33)采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；1.34)上位机根据位移传感器及机械臂位姿数据计算出工件坐标系标定结果，并保存标定参数文件。

作为优选，所述磨抛配方创建流程包括：2.1)进入上位机磨抛配方创建界面；2.2)输入待加工工件型号、砂带机以及抛光机参数，上传由离线编程软件生成的轨迹配方文件，生成磨抛配方并分配唯一配方ID；2.3)上位机保存步骤2.2)生成的磨抛配方，并提供查看和修改服务。

作为优选，所述磨抛配方加载运行流程包括：3.1)上位机将磨抛配方发送到机械臂控制器，配方ID发送到PLC模块，若出现发送错误则发出告警；3.2)PLC将配方ID转发到机械臂控制器，若转发出错则发出告警；3.3)机械臂控制器根据配方ID加载对应的磨抛配方文件参数以及标定参数文件；3.4)执行磨抛配方，上位机将运行指令发送至PLC模块，运行情况通过PLC模块反馈至上位机显示；3.5)上位机判断是否进入手动模式，若是，则进入手动模块由示教器操作，若否，则进入自动模式，运行磨抛配方直至退出运行。

作为优选，所述磨抛配方加载运行流程包括：步骤2.2)中，获得轨迹配方文件的方法包括；2.2.1)将待加工工件的三维模型输入上位机；2.2.2)上位机将待加工工件的三维模型上传到服务器；2.2.3)服务器采用离线编程方案生成轨迹配方文件；2.2.4)服务器将轨迹配方文件发送到上位机。

作为优选，步骤1.13)中使用的传感器为接触传感器、压力传感器或第二位移传感器。该类传感器能够检测到碰撞信号或碰撞时产生的位移。

作为优选，步骤1.13)中使用的传感器为第二位移传感器；步骤1.11)中安装TCP标定装置包括：在机械臂的法兰盘上安装固定有第二位移传感器的TCP标定工装，在机械臂工作范围内固定标定圆球；步骤1.12)中驱动机械臂至若干个指定的点位包括：驱动机械臂，使第二位移传感器末端接触多个标定圆球的球面上的点，记录下位移传感器读数及机械臂位姿；步骤1.14)上位机根据传感器及机械臂位姿数据计算出TCP标定结果的方法包括：上位机使用非线性优化算法，得出标定装置在机械臂的基座标系下的坐标、第二位移传感器在法兰坐标系下的移动方向向量以及第二位移传感器末端到机械臂的法兰盘中心点的位移，从而获得TCP标定结果。

本发明的实质性效果是：提供了一种能够将磨抛轨迹配方文件创建及管理与磨抛现场工艺解耦分离的技术方案，使生产现场摆脱了高昂的配方创建成本或低效率的约束，降低了配方复用的难度和成本；标定程序实现了自动化，如果需更换磨抛产品，仅需触发信号即可快速得到自动标定结果；为小批量的、现场管理精度差的生产线使用高度自动化的机械臂自动加工系统提供了技术方案，在有多个磨抛工作站时能极大方便配方复用，益于规模化应用，提升生产效率。

附图说明

图1为实施例一自动化磨抛系统结构示意图。

图2为实施例一标定流程示意图。

图3为实施例一磨抛配方创建流程示意图。

图4为实施例一磨抛配方加载运行流程示意图。

图5为实施例一工件坐标系标定方法流程框图。

其中：101、上位机，102、通信模块，200、服务器，301、PLC模块，302、抛光机，303、砂带机，401、机械臂控制器，402、机械臂，403、工装夹具，404、标定装置，405、上下料台。

具体实施方式

实施例一：

一种可扩展自动化磨抛系统，如图1所示，本实施例包括机械臂402、机械臂控制器401、工装夹具403、标定装置404、上下料台405、砂带机303、抛光机302、PLC模块301、上位机101、通信模块102和服务器200，标定装置404、上下料台405、砂带机303以及抛光机302均固定在机械臂402工作范围内，待加工工件固定安装在工装夹具403内并放置在上下料台405上，机械臂控制器401与机械臂402连接，砂带机303以及抛光机302均与PLC模块301连接，机械臂控制器401以及PLC模块301均与上位机101连接，上位机101通过通信模块102与服务器200通信连接。

标定装置404包括位移传感器和标定部，位移传感器固定安装在机械臂402工作范围内，标定部固定在工装夹具403上，标定部包括点标定部和方向标定部，将工件坐标系与机械臂402法兰坐标系标定时，机械臂控制器401控制机械臂402带动工装夹具403使点标定部已经方向标定部分别多次接触位移传感器，记录接触数据，并求解获得工件坐标系与机械臂402法兰坐标系的转换关系完成标定。所使用的位移传感器末端的硬度低于标定部硬度。点标定部为固定在工装夹具403上的标准球，方向标定部为固定在工装夹具403上的标准平板。将标定部设置在工装夹具403上，从而将坐标系标定与工件解耦，在加工不同型号工件，或修改工件工艺参数后，不需要修改工件坐标系的标定的采样点，解决了工件坐标系标定对工件的依赖，进一步实现解耦，使配方的复用难度再次降低，为机械臂402技术在小批量、复杂现场环境下的推广应用提供了基础。异面四三点能够确定一个球面，标准球四三次接触位移传感器即可求解获得标准球的球心位置，且现有技术中球面加工技术能够实现的精度非常高，相对于直接接触一个点，采用接触球面求解球心的方式，能够提高点定位的准确度，进而提升工件坐标系标定的准确度。标准平板三次接触位移传感器就可以确定平面的法向量，进而实现旋转矩阵的计算，标定过程简洁快速。

一种可扩展自动化磨抛方法，包括：标定流程、磨抛配方创建流程和磨抛配方加载运行流程，标定流程进行坐标系标定，磨抛配方创建流程创建磨抛配方，磨抛配方加载运行流程将磨抛配方创建流程创建的磨抛配方发送至PLC模块300以及机械臂402控制器401执行。

如图2所示，标定流程包括：1.1)TCP标定：1.11)安装TCP标定装置；1.12)上位机101触发TCP标定信号，机械臂控制器401接收到TCP标定信号后，调用TCP标定程序，驱动机械臂402至若干个指定的点位；1.13)采集传感器及机械臂402位姿数据并发送到上位机101；1.14)上位机101根据传感器及机械臂402位姿数据计算出TCP标定结果；1.2)工具坐标系标定：1.21)上位机101触发工具坐标系标定信号，机械臂控制器401接收到工具坐标系标定信号后，调用工具坐标系标定程序，驱动机械臂402至若干个指定的点位；1.22)采集传感器及机械臂402位姿数据并发送到上位机101；1.23)上位机101根据TCP标定结果、传感器及机械臂402位姿数据计算出工具坐标系标定结果，并保存标定参数文件；1.3)工件坐标系标定：1.31)安装工件坐标系标定装置；1.32)上位机101触发工件坐标系标定信号，机械臂控制器401接收到工件坐标系标定信号后，调用工件坐标系标定程序，驱动机械臂402至若干个指定的点位；1.33)采集传感器及机械臂402位姿数据并发送到上位机101；1.34)上位机101根据位移传感器及机械臂402位姿数据计算出工件坐标系标定结果，并保存标定参数文件。步骤1.13)中使用的传感器为接触传感器、压力传感器或第二位移传感器，该类传感器能够检测到碰撞信号或碰撞时产生的位移；步骤1.13)中使用的传感器为第二位移传感器；步骤1.11)中安装TCP标定装置包括：在机械臂402的法兰盘上安装固定有第二位移传感器的TCP标定工装，在机械臂402工作范围内固定标定圆球；步骤1.12)中驱动机械臂402至若干个指定的点位包括：驱动机械臂402，使第二位移传感器末端接触多个标定圆球的球面上的点，记录下位移传感器读数及机械臂402位姿；步骤1.14)上位机101根据传感器及机械臂402位姿数据计算出TCP标定结果的方法包括：上位机101使用非线性优化算法，得出标定球球心在机械臂402的基座标系下的坐标、第二位移传感器在法兰坐标系下的移动方向向量以及第二位移传感器末端到机械臂402的法兰盘中心点的位移，从而获得TCP标定结果。

如图3所示，磨抛配方创建流程包括：2.1)进入上位机101磨抛配方创建界面；2.2)输入待加工工件型号、砂带机303以及抛光机302参数，上传由离线编程软件生成的轨迹配方文件，生成磨抛配方并分配唯一配方ID；2.3)上位机101保存步骤2.2)生成的磨抛配方，并提供查看和修改服务。磨抛配方加载运行流程包括：步骤2.2)中，获得轨迹配方文件的方法包括：2.2.1)将待加工工件的三维模型输入上位机101，该三维模型由上位机101所运行的软件创建或由外界导入到上位机101中，该三维模型采用step或igs通用三维模型格式，同时输入配套工艺参数信息，包括名称、砂带参数、砂轮型号、夹具类型以及夹具型号；2.2.2)上位机101将待加工工件的三维模型上传到服务器200；2.2.3)服务器200采用离线编程方案生成轨迹配方文件，服务器200具有丰富的硬件资源，运行离线编程系统，并由经过专业培训的人员审核，以及纠正离线编程系统产生的错误，如轴限位、碰撞以及奇异点等，而后服务器200上的离线编程系统生成包含机器人路径的配方文件，下发到上位机101中；2.2.4)服务器200将轨迹配方文件发送到上位机101。

如图4所示，磨抛配方加载运行流程包括：3.1)上位机101将磨抛配方发送到机械臂402控制器401，配方ID发送到PLC模块300，若出现发送错误则发出告警；3.2)PLC将配方ID转发到机械臂402控制器401，若转发出错则发出告警；3.3)机械臂402控制器401根据配方ID加载对应的磨抛配方文件参数以及标定参数文件；3.4)执行磨抛配方，上位机101将运行指令发送至PLC模块300，运行情况通过PLC模块300反馈至上位机101显示；3.5)上位机101判断是否进入手动模式，若是，则进入手动模式由示教器操作，若否，则进入自动模式，运行磨抛配方直至退出运行。

如图5所示，工件坐标系的标定方法包括：1.21)使工装夹具403上的点标定部以及方向标定部分别多次接触位移传感器，记录每个接触点p_{i，i∈[1，n]}的坐标值由基坐标系转换到机械臂402的法兰坐标系的齐次转换关系

以及位移传感器读数Δz_i，其中

为接触点p_i的坐标值由基坐标系转换到法兰坐标系的3×3旋转矩阵，

为接触点p_i的坐标值由基坐标系到法兰坐标系的3×1平移矩阵，本步骤中，使位移传感器末端的运动向量基本沿着工装夹具403的接触点处标定部表面的法线方向；

1.22)根据齐次转换关系

以及位移传感器读数Δz_i确定点标定部在法兰坐标系下的坐标值^FP以及方向标定部在法兰坐标系下的法线向量^FV；

1.23)工装夹具403以及工件尺寸以及夹持关系已知，由此获得点标定部在工件坐标系下的坐标值^wP以及方向标定部在工件坐标系下的法线向量^WV，使用^FV以及^WV由罗德里格斯公式计算获得法兰坐标到工件坐标系的旋转矩阵^FR_W；

1.24)由^FP、^WP以及旋转矩阵^FR_W获得法兰坐标到工件坐标系的平移矩阵^FP_W，^FP_W＝^FP-^FR_W ^WP，由此完成工件坐标系的标定。

每个接触点p_{i，i∈[1，n]}的坐标值由基坐标系转换到机械臂402的法兰坐标系的齐次转换关系

由实现接触时的机械臂402的移动过程决定，记录机械臂402的移动过程即可获得接触点p_{i，i∈[1，n]}的坐标值由基坐标系转换到机械臂402的法兰坐标系的齐次转换关系

方便快捷，能够快速计算获得工件坐标系的标定结果，提高工作效率。机械臂402使标定部靠近位移传感器后沿位移传感器的运动向量的反方向运动，由于采样点并不直接在工件上，需保证工装夹具403每次夹取工件时的一致性。采用位移传感器结合机械臂402使标定部靠近位移传感器后沿位移传感器的运动向量的反方向运动的技术方案，能够提高接触点位置的准确度，避免接触时的撞击或压力导致接触点位置产生应变，导致接触点位置准确度下降，甚至造成元件损坏。

点标定部为固定在工装夹具403上的标准球，方向标定部为固定在工装夹具403上的标准平板，步骤1.21)中，移动机械臂402使工装夹具403上的标准球以及标准平板分别三次接触位移传感器，步骤1.22)中，由计算式：

获得每次的接触点在法兰坐标系下的坐标值

其中，^BP_Δ为位移传感器末端在基坐标系下的坐标，^BV为位移传感器末端在基坐标系下的运动向量的单位向量，由计算式：

采用非线性最小二乘优化算法，计算出标准球球心在法兰坐标系下的坐标^FP_S，其中，^BP_Δ为位移传感器末端在基坐标系下的坐标，^BV为位移传感器末端在基坐标系下的运动向量的单位向量，R为标准球的半径，

计算式：

^FV＝(^FP₂-^FP₁)×(^FP₃-^FP₂)

获得标准平板在法兰坐标系下的法线向量^FV；步骤1.23)中，使用^FV以及^WV由罗德里格斯公式计算获得法兰坐标到工件坐标系的旋转矩阵^FR_W，标准球球心在工装夹具403上的位置为已知，即标准球球心在工件坐标系下的坐标已知，进而获得法兰坐标系到工件坐标系的平移矩阵^FP_W。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上提供了方向标定部的替代实施方案，点标定部为固定在工装夹具403上的标准球，方向标定部为固定在工装夹具403上的另外两个标准球与点标定部一起构成的三个标准球。三个点能够确定一个平面，进而确定一个法线向量。

相对于实施例一，本实施例采用的三个标准球的加工精度更容易保证，标定结果精度也会提高，但会导致接触点由7次接触变成12次接触，计算过程也更复杂，会造成标定效率略有降低。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上对工件坐标系与机械臂402法兰坐标系的标定方法做出了进一步的改进。本实施例中，在步骤1-1)中，移动机械臂402使工装夹具403上的标准平板多次接触位移传感器，记录每个接触点p_{i，i∈[1，m]}的坐标值由基坐标系转换到机械臂402的法兰坐标系的齐次转换关系

以及位移传感器读数Δz_i，m为标准平板接触位移传感器的次数，步骤1-2)中，由计算式：

获得每次的接触点在法兰坐标系下的坐标值^FP_{i，i∈[1，m]}，根据多个接触点均在法兰坐标系下的同一平面上的约束条件,由平面的截距式方程^FV·^FP_i＝1获得计算式：

非线性最小二乘优化算法，获得标准平板在法兰坐标系下的法线向量^FV。本实施例相对于实施例一能够提高标准平板的法线向量的标定准确度，但会略降低标定的效率。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种可扩展自动化磨抛系统，其特征在于，

包括机械臂、机械臂控制器、工装夹具、标定装置、上下料台、砂带机、抛光机、PLC模块、上位机、通信模块和服务器，所述标定装置、上下料台、砂带机以及抛光机均固定在机械臂工作范围内，待加工工件固定安装在所述工装夹具内并放置在所述上下料台上，所述机械臂控制器与机械臂连接，所述砂带机以及抛光机均与PLC模块连接，所述机械臂控制器以及PLC模块均与上位机连接，上位机通过通信模块与服务器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展自动化磨抛系统，其特征在于，

所述标定装置包括位移传感器和标定部，所述位移传感器固定安装在机械臂工作范围内，所述标定部固定在所述工装夹具上，所述标定部包括点标定部和方向标定部，将工件坐标系与机械臂法兰坐标系标定时，机械臂控制器控制机械臂带动工装夹具使点标定部已经方向标定部分别多次接触位移传感器，记录接触数据，并求解获得工件坐标系与机械臂法兰坐标系的转换关系完成标定。

3.根据权利要求2所述的一种可扩展自动化磨抛系统，其特征在于，

所述点标定部包括固定在工装夹具上的标准球，所述方向标定部包括固定在工装夹具上的标准平板。

4.一种可扩展自动化磨抛方法，适用于如权利要求2至3任一项所述的一种可扩展自动化磨抛系统，其特征在于，

包括：

标定流程、磨抛配方创建流程和磨抛配方加载运行流程，所述标定流程进行坐标系标定，所述磨抛配方创建流程创建磨抛配方，所述磨抛配方加载运行流程将磨抛配方创建流程创建的磨抛配方发送至PLC模块以及机械臂控制器执行。

5.根据权利要求4所述的一种可扩展自动化磨抛方法，其特征在于，

所述标定流程包括：

1.1）TCP标定：

1.11）安装TCP标定装置；

1.12）上位机触发TCP标定信号，机械臂控制器接收到TCP标定信号后，调用TCP标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；

1.13）采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；

1.14）上位机根据传感器及机械臂位姿数据计算出TCP标定结果；

1.2）工具坐标系标定：

1.21）上位机触发工具坐标系标定信号，机械臂控制器接收到工具坐标系标定信号后，调用工具坐标系标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；

1.22）采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；

1.23）上位机根据TCP标定结果、传感器及机械臂位姿数据计算出工具坐标系标定结果，并保存标定参数文件；

1.3）工件坐标系标定：

1.31）安装工件坐标系标定装置；

1.32）上位机触发工件坐标系标定信号，机械臂控制器接收到工件坐标系标定信号后，调用工件坐标系标定程序，驱动机械臂至若干个指定的点位；

1.33）采集传感器及机械臂位姿数据并发送到上位机；

1.34）上位机根据位移传感器及机械臂位姿数据计算出工件坐标系标定结果,并保存标定参数文件。

6.根据权利要求4所述的一种可扩展自动化磨抛方法，其特征在于，

所述磨抛配方创建流程包括：

2.1）进入上位机磨抛配方创建界面；

2.2）输入待加工工件型号、砂带机以及抛光机参数，上传由离线编程软件生成的轨迹配方文件，生成磨抛配方并分配唯一配方ID；

2.3）上位机保存步骤2.2）生成的磨抛配方，并提供查看和修改服务。

7.根据权利要求4所述的一种可扩展自动化磨抛方法，其特征在于，

所述磨抛配方加载运行流程包括：

3.1）上位机将磨抛配方发送到机械臂控制器，配方ID发送到PLC模块，若出现发送错误则发出告警；

3.2）PLC将配方ID转发到机械臂控制器，若转发出错则发出告警

3.3）机械臂控制器根据配方ID加载对应的磨抛配方文件参数以及标定参数文件；

3.4）执行磨抛配方，上位机将运行数据发送至PLC模块，运行情况通过PLC模块反馈至上位机显示；

3.5）上位机判断是否进入手动模式，若是，则进入手动模块由示教器操作，若否，则进入自动模式，运行磨抛配方直至退出运行。

8.根据权利要求6所述的一种可扩展自动化磨抛方法，其特征在于，

所述磨抛配方加载运行流程包括：

步骤2.2）中，获得轨迹配方文件的方法包括;

2.2.1) 将待加工工件的三维模型输入上位机；

2.2.2）上位机将待加工工件的三维模型上传到服务器；

2.2.3）服务器采用离线编程方案生成轨迹配方文件；

2.2.4）服务器将轨迹配方文件发送到上位机。

9.根据权利要求5所述的一种可扩展自动化磨抛方法，其特征在于，

步骤1.13）中使用的传感器为第二位移传感器；

步骤1.11）中安装TCP标定装置包括：在机械臂的法兰盘上安装固定有第二位移传感器的TCP标定工装，在机械臂工作范围内固定标定圆球；

步骤1.12）中驱动机械臂至若干个指定的点位包括：驱动机械臂，使第二位移传感器末端接触多个标定圆球的球面上的点，记录下位移传感器读数及机械臂位姿；

步骤1.14）上位机根据传感器及机械臂位姿数据计算出TCP标定结果的方法包括：上位机使用非线性优化算法，得出标定装置在机械臂的基座标系下的坐标、第二位移传感器在法兰坐标系下的移动方向向量以及第二位移传感器末端到机械臂的法兰盘中心点的位移，从而获得TCP标定结果。

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