CN114670179A - 机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能加工领域，尤其涉及机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端，方法包括以下步骤：在待加工工件上设置至少三个定位孔，控制检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集每个定位孔对应的碰触检测数据；根据碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；根据所有定位孔的理论圆心坐标建立待加工工件的工件坐标系。本发明通过优化的坐标点位采集方法以及精准的检测探头比如雷尼绍探头快速、准确获取工件对象上至少三个定位孔的多个坐标数据，从而根据这些坐标数据计算生成定位孔的圆心坐标，并根据圆心坐标建立工件对象的工件坐标系，实现加工精度和加工效率的大幅提高。

Description

机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端

技术领域

本发明涉及智能加工领域，尤其涉及一种机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端。

背景技术

随着工业化进程的不断推进，工业机器人在各领域的发展越来越快。工业机器人在机械加工领域的运用过程中，机器人的操作都是针对某一工件，因此需要在工件上建立一个固定的工件坐标系，从而将机器人大部分操作任务都定义在工件坐标系下，当工件发生位移时只需对工件坐标进行更新即可。现有技术通常采集工件对象上至少三个特征点的坐标建立工件坐标系，由于实际工件上很难准确采集这些特征点的坐标数据，导致建立的工件坐标系不准确，从而使工业机器人在工件对象上X/Y/Z轴操纵变得困难，影响工件的加工精度。

发明内容

本发明提供了一种机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种机器人工件坐标系的构建方法，基于设置在机器人法兰工具末端的检测探头，包括以下步骤：

步骤1，在待加工工件上设置至少三个定位孔，控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据；

步骤2，根据每个定位孔的碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

步骤3，根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系。

在一个优选实施方式中，所述至少三个定位孔为开设在所述待加工工件上的实际圆孔或者在待加工工件的边缘处设置辅助结构，并在所述辅助结构上开设至少三个定位孔。

在一个优选实施方式中，所述检测探头为雷尼绍探头，通过检测探头生成碰触检测数据包括以下步骤：

S001，在检测探头移动过程中，当检测探头的测针与定位孔内壁相碰触时生成测针碰触反馈信号，并发送至检测探头的数字信号板卡；

S002，通过所述数字信号板卡生成所述测针碰触反馈信号对应的中断指令，并发送至机器人的控制器；

S003，通过所述控制器执行所述中断指令，以控制机器人的机械臂停止运动，并调用预设CRobt指令生成所述定位孔上碰触点对应的点位坐标形成碰触检测数据，然后存入预设数组gjpos{3}中。

在一个优选实施方式中，还包括数据处理步骤，具体为：

判断所述碰触检测数据的波动范围是否超过预设阈值，若是，则重新采集所述碰触检测数据。

在一个优选实施方式中，所述碰触检测数据包括检测探头在定位孔内部的至少两个检测高度且沿定位孔内壁移动时生成的第一碰触检测数据以及检测探头在定位孔顶面且沿定位孔内壁移动时生成的第二碰触检测数据；

根据所述第一碰触检测数据和所述第二碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标，具体为：

S201，根据所述第一碰触检测数据拟合成不同检测高度对应的圆形路径，计算至少两个所述圆形路径的圆心坐标，并根据所述圆心坐标拟合对应的空间直线方程；

S202，根据所述第二碰触检测数据拟合生成夹具顶面对应的空间平面方程；

S203，联立所述空间直线方程和所述空间平面方程并求解，生成对应空间直线和对应空间平面的交点坐标，并作为对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

S204，重复以上步骤S201-S203，生成每个定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标。

在一个优选实施方式中，通过检测探头采集第一碰触检测数据，具体为：

S101a，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方；

S102a，控制所述检测探头根据初始行走路径移动至预设检测高度并进行第一圆周运动，运动过程中所述检测探头与所述定位孔的内壁进行至少三次碰触，采集每个碰触点对应的第一点位坐标；

S103a，改变所述检测探头在所述定位孔的检测高度，控制所述检测探头按照初始行走路径进行第二圆周运动，并采集运动过程中至少三个碰触点分别对应的第二点位坐标；

S104a，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101a-S103a，直到获取每个定位孔对应的第一点位坐标和第二点位坐标，形成所述定位孔的第一碰触检测数据，以根据所述第一碰触检测数据拟合对应的空间直线方程。

在一个优选实施方式中，通过检测探头采集第一碰触检测数据并拟合对应的空间直线方程，具体为：

S101b，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方，并按照第一增量碰触路径移动至所述定位孔的底面，获取底面的点位数据；

S102b，根据所述底面点位数据将所述检测探头从所述定位孔的底面提升至预设检测高度，并控制所述检测探头在所述定位孔内按照初始行走路径进行第三圆周运动，并生成所述第三圆周运动对应运动轨迹的第三圆心坐标；

S103b，根据所述第三圆心坐标对所述初始行走路径进行修正，生成对应的优化行走路径，所述优化行走路径包括空走路径和第二增量碰触路径；

S104b，控制所述检测探头按照所述空走路径移动到对应定位孔的内壁处，并按照所述第二增量碰触路径在对应定位孔内进行第四圆周运动，生成所述第四圆周运动对应运动轨迹的第四圆心坐标；

S105b，根据所述第四圆心坐标对所述初始行走路径进行第二次修正，生成目标优化路径，并根据目标优化路径控制检测探头在对应定位孔内进行第五圆周运动，生成所述第五圆周运动对应运动轨迹的第五圆心坐标；

S106b，根据所述第四圆心坐标和所述第五圆心坐标拟合所述定位孔对应的空间直线方程；

S107b，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101b-S106b，直到针对每个定位孔均拟合生成对应的空间直线方程。

本发明实施例的第二方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述的机器人工件坐标系的构建方法。

本发明实施例的第三方面提供了一种机器人工件坐标系的构建终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述机器人工件坐标系的构建方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种机器人工件坐标系的构建装置，利用以上所述机器人工件坐标系的构建方法，包括采集模块、计算模块和坐标系构建模块，

所述采集模块用于控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据；

所述计算模块用于根据每个定位孔的碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

坐标系构建模块用于根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系。

本发明提供了一种机器人工件坐标系的构建方法、装置、存储介质和终端，通过优化的坐标点位采集方法以及精准的检测探头比如雷尼绍探头快速、准确获取工件对象上至少三个定位孔的多个坐标数据，从而根据这些坐标数据计算生成定位孔的圆心坐标，并根据圆心坐标建立工件对象的工件坐标系，实现加工精度和加工效率的大幅提高。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是实施例1提供的机器人工件坐标系的构建方法的流程示意图；

图2是实施例2提供的机器人工件坐标系的构建装置的结构示意图；

图3是实施例3提供的机器人工件坐标系的构建终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

图1是实施例1提供的一种机器人工件坐标系的构建方法的流程示意图， 该机器人工件坐标系的构建方法基于设置在机器人法兰工具末端的检测探头，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1，在待加工工件上设置至少三个定位孔，控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据。

这里定位孔可以是设置在待加工工件上的实际圆孔，当工件上没有开设定位孔时，也可以在待加工工件的边缘处设置辅助结构，并在该辅助结构上开设定位孔，从而根据该定位孔的坐标数据建立工件坐标系。具体实施例中可以设置一个辅助结构，并在该辅助结构上设置至少三个定位孔，或者设置多个顶面高度相同的辅助结构，在每个辅助结构上分别设置定位孔。

一个优选实施例中为了提高定位孔内坐标数据的采集精度，可以选择雷尼绍探头作为检测探头。雷尼绍探头是雷尼绍公司推出的机床在线测量产品，由探头和接收器两部分组成，两者通过红外线光学传输。探头是一个高精度传感器，通过宏程序控制探头移动，当探头的探针碰触到工件特定点时，接收器接收探头的碰触信号，将该信号反馈给数控系统，宏程序在数控系统中获取碰触点的实际坐标值。一个具体实施例中，通过该雷尼绍检测探头生成以上碰触检测数据具体为：

S001，在检测探头移动过程中，当检测探头的测针与定位孔内壁相碰触时生成测针碰触反馈信号，并发送至检测探头的数字信号板卡；

S002，通过所述数字信号板卡生成所述测针碰触反馈信号对应的中断指令，并发送至机器人的控制器；

S003，通过所述控制器执行所述中断指令，以控制机器人的机械臂停止运动，并调用预设CRobt指令生成所述定位孔上碰触点对应的点位坐标形成碰触检测数据，然后存入预设数组gjpos{3}中。具体来说，所述控制器每次执行所述中断指令时，都会停止机器人移动并及时关闭中断，避免出现中断堆叠溢出内存（循环中断），从而在延时等待下可防止机器人因惯性而采集的数据不准确，最终使用CRobt指令获取点位坐标后再存到数组gjpos{3}中。

一个可选实施例中，控制检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，并生成每个定位孔对应的碰触检测数据。这里碰触检测数据包括作用不同和检测高度不同的第一碰触检测数据和第二碰触检测数据，具体来说，第一碰触检测数据是检测探头在定位孔内部的至少两个检测高度沿所述定位孔内壁的移动过程中检测得到，用来拟合成不同检测高度对应的圆形路径，从而计算出不同高度的圆形路径对应的圆心坐标，以拟合成的空间直线方程；而第二检测数据是检测探头在定位孔的顶面且沿定位孔内壁的移动过程中检测得到，用来拟合生成夹具顶面对应空间平面方程。

一个实施例中，通过检测探头采集第一碰触检测数据，具体包括以下步骤：

S101a，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方。

S102a，控制所述检测探头根据初始行走路径移动至定位孔内的预设检测高度并进行第一圆周运动，运动过程中所述检测探头与所述定位孔的内壁进行至少三次碰触，采集每个碰触点对应的第一点位坐标。优选实施例中，这里初始行走路径可以采用空走路径和增量碰触路径相结合的方式，其中预设空走路径和预设增量触碰路径均可以采用三角函数，空走路径可以让检测探头快速移动至即将碰测的定位孔内壁，比如先按照半径*0.8的移动距离运动到定位孔内壁处，在剩下的碰测过程中再以0.2mm/s的速度进行碰测；或者按照半径*0.9或者半径*0.95的移动距离运动到定位孔内壁处，再以0.1mm/s或者0.05mm/s，即接近临界值的速度进行碰测，不仅可以通过空走路径提高碰测效率，而且以增量碰触路径行走可以保证机器人以平稳的速度去碰测定位孔内壁，避免机器人因惯性导致碰测数据有误。

然后执行S103a，改变所述检测探头在所述定位孔的检测高度，控制所述检测探头按照该初始行走路径进行第二圆周运动，并采集运动过程中至少三个碰触点分别对应的第二点位坐标。

S104a，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101a-S103a，直到获取每个定位孔对应的第一点位坐标和第二点位坐标，即形成所述定位孔的第一碰触检测数据。

接着执行步骤2，根据每个定位孔的碰触检测数据，即第一碰触检测数据和第二碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标。一个实施例中，具体包括以下步骤：

S201，根据任一定位孔的第一碰触检测数据拟合成不同检测高度对应的圆形路径，计算至少两个所述圆形路径的圆心坐标，并根据所述圆心坐标拟合对应的空间直线方程；

S202，根据所述定位孔的第二碰触检测数据拟合生成夹具顶面对应的空间平面方程；

S203，联立所述空间直线方程和所述空间平面方程并求解，生成对应空间直线和对应空间平面的交点坐标，并作为对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

S204，重复以上步骤S201-S203，生成每个定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标。

一个具体实施例中，两个圆心坐标联立的空间直线方程可以近似于定位孔的中心轴线，而这里不同等距的圆心坐标也是跟测针末端球直径相关。比如一个实施例采用的是直径1mm的球，而等距的圆心坐标是用等距0.5mm的不同侧碰平面生成的圆心坐标，第一个圆心坐标侧碰的平面是距孔表面0.7mm，这样侧碰过程中测针不会移动到孔外，也不会压到测杆。

最后执行步骤3，根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系，具体方法在相关文献中有记载，在此不进行详细说明。

在一个优选实施例中，还可以在拟合出圆形轨迹并求取圆心坐标后，计算该拟合圆的直径，并将该直径与对应定位孔的预设直径阈值进行比较，根据比较结果判断圆心坐标计算是否正确以及重新采集碰触检测数据，从而进一步优化工件坐标系的准确性。

另一优选实施例中，为了提高定位孔内坐标点位的准确性，对采集第一碰触检测数据的方法进行了优化，具体包括以下步骤：

S101b，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方，并按照第一增量碰触路径，比如1mm移动至所述定位孔的底面，获取底面的点位数据。

S102b，根据所述底面点位数据将所述检测探头从所述定位孔的底面提升至预设检测高度，保证检测探头的测针球心在定位孔内，并控制所述检测探头在所述定位孔内按照初始行走路径进行第三圆周运动，并生成所述第三圆周运动对应运动轨迹的第三圆心坐标。

S103b，根据所述第三圆心坐标对所述初始行走路径的点位进行修正，生成对应的优化行走路径，所述优化行走路径包括空走路径和第二增量碰触路径。

S104b，控制所述检测探头按照所述空走路径移动到对应定位孔的内壁处，比如先按照半径*0.9的移动距离运动到定位孔内壁处，并按照所述第二增量碰触路径在对应定位孔内进行第四圆周运动，即在剩下的碰测过程中再以0.1mm/s的速度沿着定位孔内壁进行碰测，生成所述第四圆周运动对应运动轨迹的第四圆心坐标。

S105b，根据所述第四圆心坐标对所述初始行走路径的点位进行第二次修正，生成目标优化路径，并根据目标优化路径控制检测探头在对应定位孔内进行第五圆周运动，生成所述第五圆周运动对应运动轨迹的第五圆心坐标，这里第五圆心坐标即是对第三圆心坐标的修正，从而得到有效且等距的第四圆心坐标数据和第五圆心坐标数据，从而保证数据的准确性。

S106b，根据所述第四圆心坐标和所述第五圆心坐标拟合所述定位孔对应的空间直线方程。

S107b，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101b-S106b，直到针对每个定位孔均拟合生成对应的空间直线方程，从而实现对每个定位孔理论圆心的准确计算，进而针对该工件对象建立更加适配的工件坐标系。

在另一优选实施例中，当采集到上述第一碰触检测数据和第二碰触检测数据后还可以进行数据处理步骤，具体为：

判断所述碰触检测数据的波动范围是否超过预设阈值，若是，则重新采集所述碰触检测数据，从而筛除碰触检测数据中偏差较大的数据，进一步提高工件加工的精度。在具体实施例中，可以先根据该碰触检测数据计算每次碰触过程中每个碰触点和对应圆心的距离，然后通过方差和标准差来评价该距离的偏差，从而筛选出偏差超过预设阈值的碰触点，以及碰触点的碰触检测数据。这里方差和标准差是测算离散趋势最重要、最常用的指标。方差是各变量值与其均值离差平方的平均数，它是测算数值型数据离散程度的最重要的方法。标准差为方差的算数平方跟，标准差可以当做不确定性的一种测量。

上述实施例提供了一种机器人工件坐标系的构建方法，通过优化的坐标点位采集方法以及精准的检测探头比如雷尼绍探头快速、准确获取工件对象上至少三个定位孔的多个坐标数据，从而根据这些坐标数据计算生成定位孔的圆心坐标，并根据圆心坐标建立工件对象的工件坐标系，实现工件加工精度和加工效率的大幅提高。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述的机器人工件坐标系的构建方法。

图2是实施例2提供的机器人工件坐标系的构建装置的结构示意图，如图2所示，包括采集模块100、计算模块200和坐标系构建模块300，

所述采集模块100用于控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据；

所述计算模块200用于根据每个定位孔的碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

坐标系构建模块300用于根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系。

一个优选实施例中，所述至少三个定位孔为开设在所述待加工工件上的实际圆孔或者在待加工工件的边缘处设置辅助结构，并在所述辅助结构上开设至少三个定位孔。

一个优选实施例中，还包括数据处理模块400，所述数据处理模块400用于判断所述碰触检测数据的波动范围是否超过预设阈值，若是，则重新采集所述碰触检测数据。

一个优选实施例中，所述碰触检测数据包括检测探头在定位孔内部的至少两个检测高度且沿定位孔内壁移动时生成的第一碰触检测数据以及检测探头在定位孔顶面且沿定位孔内壁移动时生成的第二碰触检测数据。

一个优选实施例中，所述计算模块200具体包括：

第一拟合单元201，用于根据所述第一碰触检测数据拟合成不同检测高度对应的圆形路径，计算至少两个所述圆形路径的圆心坐标，并根据所述圆心坐标拟合对应的空间直线方程；

第二拟合单元202，用于根据所述第二碰触检测数据拟合生成夹具顶面对应的空间平面方程；

计算单元203，用于联立所述空间直线方程和所述空间平面方程并求解，生成对应空间直线和对应空间平面的交点坐标，并作为对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标。

一个优选实施例中，所述采集模块100具体包括：

第一控制单元101，用于控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方；

第一采集单元102，用于控制所述检测探头根据初始行走路径移动至预设检测高度并进行第一圆周运动，运动过程中所述检测探头与所述定位孔的内壁进行至少三次碰触，采集每个碰触点对应的第一点位坐标；

第二采集单元103，用于改变所述检测探头在所述定位孔的检测高度，控制所述检测探头按照初始行走路径进行第二圆周运动，并采集运动过程中至少三个碰触点分别对应的第二点位坐标，形成所述定位孔的第一碰触检测数据，以根据所述第一碰触检测数据拟合对应的空间直线方程。

在另一个实施例中，所述采集模块100包括：

第二控制单元1001，用于控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方，并按照第一增量碰触路径移动至所述定位孔的底面，获取底面的点位数据；

第一生成单元1002，用于根据所述底面点位数据将所述检测探头从所述定位孔的底面提升至预设检测高度，并控制所述检测探头在所述定位孔内按照初始行走路径进行第三圆周运动，并生成所述第三圆周运动对应运动轨迹的第三圆心坐标；

优化单元1003，用于根据所述第三圆心坐标对所述初始行走路径进行修正，生成对应的优化行走路径，所述优化行走路径包括空走路径和第二增量碰触路径；

第二生成单元1004，用于控制所述检测探头按照所述空走路径移动到对应定位孔的内壁处，并按照所述第二增量碰触路径在对应定位孔内进行第四圆周运动，生成所述第四圆周运动对应运动轨迹的第四圆心坐标；

第三控制单元1005，用于根据所述第四圆心坐标对所述初始行走路径进行第二次修正，生成目标优化路径，并根据目标优化路径控制检测探头在对应定位孔内进行第五圆周运动，生成所述第五圆周运动对应运动轨迹的第五圆心坐标，以根据所述第四圆心坐标和所述第五圆心坐标拟合所述定位孔对应的空间直线方程。

本发明实施例还提供了一种机器人工件坐标系的构建终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述机器人工件坐标系的构建方法的步骤。图3是本发明实施例3提供的机器人工件坐标系的构建终端的结构示意图，如图3所示，该实施例的机器人工件坐标系的构建终端8包括：处理器80、可读存储介质81以及存储在所述可读存储介质81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤1至步骤3。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图2所示模块100至300的功能。

示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述可读存储介质81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述机器人工件坐标系的构建终端8中的执行过程。

所述机器人工件坐标系的构建终端8可包括，但不仅限于，处理器80、可读存储介质81。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是机器人工件坐标系的构建终端8的示例，并不构成对机器人工件坐标系的构建终端8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人工件坐标系的构建终端还可以包括电源管理模块、运算处理模块、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述可读存储介质81可以是所述机器人工件坐标系的构建终端8的内部存储单元，例如机器人工件坐标系的构建终端8的硬盘或内存。所述可读存储介质81也可以是所述机器人工件坐标系的构建终端8的外部存储设备，例如所述机器人工件坐标系的构建终端8上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述可读存储介质81还可以既包括所述机器人工件坐标系的构建终端8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质81用于存储所述计算机程序以及所述机器人工件坐标系的构建终端所需的其他程序和数据。所述可读存储介质81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种机器人工件坐标系的构建方法，基于设置在机器人法兰工具末端的检测探头，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在待加工工件上设置至少三个定位孔，控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据；

步骤2，根据每个定位孔的碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

步骤3，根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系。

2.根据权利要求1所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，所述至少三个定位孔为开设在所述待加工工件上的实际圆孔或者在待加工工件的边缘处设置辅助结构，并在所述辅助结构上开设至少三个定位孔。

3.根据权利要求1所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，所述检测探头为雷尼绍探头，通过检测探头生成碰触检测数据包括以下步骤：

S001，在检测探头移动过程中，当检测探头的测针与定位孔内壁相碰触时生成测针碰触反馈信号，并发送至检测探头的数字信号板卡；

S002，通过所述数字信号板卡生成所述测针碰触反馈信号对应的中断指令，并发送至机器人的控制器；

S003，通过所述控制器执行所述中断指令，以控制机器人的机械臂停止运动，并调用预设CRobt指令生成所述定位孔上碰触点对应的点位坐标形成碰触检测数据，然后存入预设数组gjpos{3}中。

4.根据权利要求1所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，还包括数据处理步骤，具体为：

判断所述碰触检测数据的波动范围是否超过预设阈值，若是，则重新采集所述碰触检测数据。

5.根据权利要求1-4任一所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，所述碰触检测数据包括检测探头在定位孔内部的至少两个检测高度且沿定位孔内壁移动时生成的第一碰触检测数据以及检测探头在定位孔顶面且沿定位孔内壁移动时生成的第二碰触检测数据；

根据所述第一碰触检测数据和所述第二碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标，具体为：

S201，根据所述第一碰触检测数据拟合成不同检测高度对应的圆形路径，计算至少两个所述圆形路径的圆心坐标，并根据所述圆心坐标拟合对应的空间直线方程；

S202，根据所述第二碰触检测数据拟合生成夹具顶面对应的空间平面方程；

S203，联立所述空间直线方程和所述空间平面方程并求解，生成对应空间直线和对应空间平面的交点坐标，并作为对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

S204，重复以上步骤S201-S203，生成每个定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标。

6.根据权利要求5所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，通过检测探头采集第一碰触检测数据并拟合对应的空间直线方程，具体为：

S101a，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方；

S102a，控制所述检测探头根据初始行走路径移动至预设检测高度并进行第一圆周运动，运动过程中所述检测探头与所述定位孔的内壁进行至少三次碰触，采集每个碰触点对应的第一点位坐标；

S103a，改变所述检测探头在所述定位孔的检测高度，控制所述检测探头按照初始行走路径进行第二圆周运动，并采集运动过程中至少三个碰触点分别对应的第二点位坐标；

S104a，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101a-S103a，直到获取每个定位孔对应的第一点位坐标和第二点位坐标，形成所述定位孔的第一碰触检测数据，以根据所述第一碰触检测数据拟合对应的空间直线方程。

7.根据权利要求5所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，通过检测探头采集第一碰触检测数据并拟合对应的空间直线方程，具体为：

S101b，控制所述检测探头移动到其中一个定位孔上方，并按照第一增量碰触路径移动至所述定位孔的底面，获取底面的点位数据；

S102b，根据所述底面点位数据将所述检测探头从所述定位孔的底面提升至预设检测高度，并控制所述检测探头在所述定位孔内按照初始行走路径进行第三圆周运动，并生成所述第三圆周运动对应运动轨迹的第三圆心坐标；

S103b，根据所述第三圆心坐标对所述初始行走路径进行修正，生成对应的优化行走路径，所述优化行走路径包括空走路径和第二增量碰触路径；

S104b，控制所述检测探头按照所述空走路径移动到对应定位孔的内壁处，并按照所述第二增量碰触路径在对应定位孔内进行第四圆周运动，生成所述第四圆周运动对应运动轨迹的第四圆心坐标；

S105b，根据所述第四圆心坐标对所述初始行走路径进行第二次修正，生成目标优化路径，并根据目标优化路径控制检测探头在对应定位孔内进行第五圆周运动，生成所述第五圆周运动对应运动轨迹的第五圆心坐标；

S106b，根据所述第四圆心坐标和所述第五圆心坐标拟合所述定位孔对应的空间直线方程；

S107b，控制所述检测探头移动到下一个定位孔上方，并重复以上步骤S101b-S106b，直到针对每个定位孔均拟合生成对应的空间直线方程。

8.一种机器人工件坐标系的构建装置，利用权利要求1-7任一所述机器人工件坐标系的构建方法，其特征在于，包括采集模块、计算模块和坐标系构建模块，

所述采集模块用于控制所述检测探头在每个定位孔的不同检测高度沿着定位孔的内壁移动，采集所述检测探头移动过程中每个定位孔对应的碰触检测数据；

所述计算模块用于根据每个定位孔的碰触检测数据计算对应定位孔在工件坐标系下的理论圆心坐标；

坐标系构建模块用于根据所有定位孔的理论圆心坐标建立所述待加工工件的工件坐标系。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上权1-权7任一所述的机器人工件坐标系的构建方法。

10.一种机器人工件坐标系的校准终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上权1-权7任一所述机器人工件坐标系的构建方法的步骤。

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