CN116512248A - 一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统及方法，涉及机器人加工调试技术领域，包括：数据处理模块用于于机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于机器人数据中提取得到机器人轨迹点位数据和工艺参数；三维显示模块用于根据工作站数据和机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型，并根据轨迹点位数据和工艺参数建立虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹；调试模块用于根据外部输入的调试指令调试工艺参数得到工艺调试参数，三维显示模块根据工艺调试参数对虚拟加工轨迹调整进行同步三维展示。有益效果是提供三维可视化交互界面，降低操作复杂度提高工艺调试效率，提升交互体验，使工艺调试更加便捷化。

Description

一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人加工调试技术领域，尤其涉及一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统及方法。

背景技术

随着智能制造的快速发展，许多先进的、高精度的产品依赖更高水平的机器人及机器人工艺调试软件完成生产目标。当前，机器人工作站的工艺调试方法分为两种，分别是示教器示教和离线仿真软件示教。示教器示教依靠人工现场操作机器人示教器，操作相对复杂且不直观，长期操作容易疲劳；离线仿真软件示教一般会脱离现场，通过先远程制作离线程序，再不断导入导出现场机器人程序来进行示教，这类软件价格昂贵，功能复杂，需要经过专业培训才能够使用。

离线仿真软件的功能庞大，三维操作界面设计复杂，用户体验差。部分可以做到实时示教的离线仿真软件，通信流程复杂，设备硬件要求高，不适合工人在现场高频次地使用。

在机器人工艺调试软件开发过程中，涉及大量机器人数据的实时读取与显示，使用不同机器人通讯协议和文件传输协议的效果大相径庭，同时机器人数据类型多样，需要进行针对性地解析和存储。

因此，对于有较高频次工艺调试需求的装机客户而言，需要一种更加直观且方便操作的配套工艺调试软件，并且可以根据加工场景的变化进行定制与扩展。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统，包括：

数据处理模块，连接外部的机器人工作站，用于于所述机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于所述机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和所述基础加工轨迹对应的工艺参数；

三维显示模块，连接所述数据处理模块，用于根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

调试模块，连接所述数据处理模块和所述三维显示模块，用于根据外部输入的调试指令调试所述工艺参数得到工艺调试参数，所述三维显示模块还用于根据所述工艺调试参数对所述虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

优选的，所述机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则所述三维显示模块包括：

第一模型建立单元，用于根据所述工作站数据建立所述虚拟工作站模型；

第二模型建立单元，连接所述第一模型建立单元，用于根据所述机器人系统变量参数在所述虚拟工作站模型中建立所述虚拟机器人模型；

轨迹建立单元，用于根据所述轨迹点位数据建立所述虚拟机器人模型的所述基础加工轨迹，并根据所述工艺参数调整所述基础加工轨迹得到所述虚拟加工轨迹；

模型显示单元，分别连接所述第一模型建立单元、所述第二模型建立单元和所述轨迹建立单元，用于将所述虚拟工作站模型、所述虚拟机器人模型和所述虚拟加工轨迹进行三维可视化展示。

优选的，所述三维显示模块通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含所述虚拟机器人模型的所述虚拟工作站模型，以及根据根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟加工轨迹。

优选的，还包括本地存储模块，连接所述数据处理模块，用于存储预先保存的账户数据；则所述数据处理模块还包括：

登录验证单元，用于将外部输入的待验证账户信息与所述账户数据进行对比验证，在验证结果表示验证成功时生成登录信号；

所述数据处理模块根据所述登录信号于所述机器人工作站中获取所述工作站数据和所述机器人数据。

本发明还提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试方法，应用于上述的机器人工艺调试系统，包括：

步骤S1，所述机器人工艺调试系统于所述机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于所述机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和所述基础加工轨迹对应的工艺参数；

步骤S2，所述机器人工艺调试系统根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

步骤S3，所述机器人工艺调试系统根据外部输入的调试指令调试所述工艺参数得到工艺调试参数，并根据所述工艺调试参数对所述虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

优选的，所述机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则所述步骤S2包括：

步骤S21，所述机器人工艺调试系统根据所述工作站数据建立所述虚拟工作站模型；

步骤S22，所述机器人工艺调试系统根据所述机器人系统变量参数在所述虚拟工作站模型中建立所述虚拟机器人模型；

步骤S23，所述机器人工艺调试系统根据所述轨迹点位数据建立所述虚拟机器人模型的所述基础加工轨迹，并根据所述工艺参数调整所述基础加工轨迹得到所述虚拟加工轨迹；

步骤S24，所述机器人工艺调试系统将所述虚拟工作站模型、所述虚拟机器人模型和所述加工轨迹进行三维可视化展示。

优选的，所述步骤S2中，所述机器人工艺调试系统通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含所述虚拟机器人模型的所述虚拟工作站模型，以及根据根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟加工轨迹。

优选的，所述机器人工艺调试系统存储有预先保存的账户数据；则在执行所述步骤S1之前还包括：

所述机器人工艺调试系统将外部输入的待验证账户信息与所述账户数据进行对比验证，判断验证结果是否表示验证成功：

若是，则转向所述步骤S1；

若否，则提示登录失败。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：提供三维可视化交互界面，降低工人操作复杂度，提高工艺调试效率；将工艺调试操作功能集成，提升交互体验，降低硬件成本，使工艺调试更加便捷化。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，一种基于三维可视化的机器人工艺调试方法的流程示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，步骤S2的子流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统，如图1所示，包括：

数据处理模块1，连接外部的机器人工作站100，用于于机器人工作站2中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和基础加工轨迹对应的工艺参数；

三维显示模块2，连接数据处理模块1，用于根据工作站数据和机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据轨迹点位数据和工艺参数建立虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

调试模块3，连接数据处理模块1和三维显示模块2，用于根据外部输入的调试指令调试工艺参数得到工艺调试参数，三维显示模块2还用于根据工艺调试参数对虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

具体的，本实施例中，提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试软件系统应用于对箱体外壳抛光的机器人工作站2中，机器人工作站所提前建立的机器人程序往往需要根据外壳的尺寸变化进行频繁修改，精度要求高。若通过传统的机器人示教器修改调试，工人花费时间多，且需要大量培训成本，效率低下。使用本发明提供的工艺调试软件系统，将配套软件安装到机器人工作站的工控机上，即可更加方便快捷地完成抛光轨迹的高频次工艺调试需求。本发明的工艺调试软件系统还采用支持触屏操作的人机UI交互面板，注重三维显示和人机交互的效果。

先读取机器人工作站2保存的工作站数据和机器人数据并解析成指定类型，利用数字孪生技术构建包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型，将机器人工作站2和机器人的物理模型映射到虚拟场景中，从机器人数据中解析提取得到机器人工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据，将轨迹上的点位转化为三维小球并连接以建立基础加工轨迹，不同的加工工艺有不同的工艺参数，则再进一步根据工艺参数调整基础加工轨迹得到对应的虚拟加工轨迹，在实际生产过程中，还需要在加工过程中对工艺参数进行调整得到工艺调试参数，根据工艺调试参数实时调整虚拟加工轨迹，直观地查看调试轨迹的效果实现机器人动作同步模拟运行。

加工轨迹按照机器人数据中的机器人程序中的轨迹点位数据进行设定，调试工艺参数时，查看并选择想要编辑的机器人程序。通过交互面板选择想要编辑的程序段落，点击按钮进行多种工艺参数修改，可以单选、多选及多种工艺参数组合修改，实现实时查看程序对应的三维轨迹点位、批量调整工艺参数、快速保存和上传程序脚本至机器人。

当更换新的机器人工作站时，只需更换新的数模及修改机器人通信端口，满足快速定制与扩展的要求

本发明的较佳的实施例中，机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则如图1所示，三维显示模块2包括：

第一模型建立单元21，用于根据工作站数据建立虚拟工作站模型；

第二模型建立单元22，连接第一模型建立单元21，用于根据机器人系统变量参数在虚拟工作站模型中建立虚拟机器人模型；

轨迹建立单元23，用于根据轨迹点位数据建立虚拟机器人模型的基础加工轨迹，并根据工艺参数调整基础加工轨迹得到虚拟加工轨迹；

模型显示单元24，分别连接第一模型建立单元21、第二模型建立单元22和轨迹建立单元23，用于将虚拟工作站模型、虚拟机器人模型和加工轨迹进行三维可视化展示。

本发明的较佳的实施例中，三维显示模块2通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据工作站数据和机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型，以及根据根据轨迹点位数据和工艺参数建立虚拟加工轨迹。

具有的，本实施例中，利用三维图形引擎分别建立虚拟工作站模型、虚拟机器人模型和基础加工轨迹，实现对工作站、机器人和对应的加工轨迹的三维可视化显示，直观简洁；在调试工艺参数时，虚拟的模型和轨迹也同步调整，调整前后的模型和轨迹同时展示，便于快速对比查看调整效果。

本发明的较佳的实施例中，还包括本地存储模块4，连接数据处理模块1，用于存储预先保存的账户数据；则如图1所示，数据处理模块1还包括：

登录验证单元11，用于将外部输入的待验证账户信息与账户数据进行对比验证，在验证结果表示验证成功时生成登录信号；

数据处理模块1根据登录信号于机器人工作站2中获取工作站数据和机器人数据。

具体的，本实施例中，已注册的用户会在本地保存账户数据，登录成功后机器人工艺调试系统于机器人工作站2中获取保存的工作站数据和机器人数据，随后向用户展示参数调试页面，查看并选择想要编辑的机器人程序，通过交互面板选择想要编辑的程序段落对工艺参数进行调试。

本发明还提供一种基于三维可视化的机器人工艺调试方法，应用于上述的机器人工艺调试系统，如图2所示，包括：

步骤S1，机器人工艺调试系统于机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和基础加工轨迹对应的工艺参数；

步骤S2，机器人工艺调试系统根据工作站数据和机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据轨迹点位数据和工艺参数建立虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

步骤S3，机器人工艺调试系统根据外部输入的调试指令调试工艺参数得到工艺调试参数，并根据工艺调试参数对虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

本发明的较佳的实施例中，机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则如图3所示，步骤S2包括：

步骤S21，机器人工艺调试系统根据工作站数据建立虚拟工作站模型；

步骤S22，机器人工艺调试系统根据机器人系统变量参数在虚拟工作站模型中建立虚拟机器人模型；

步骤S23，机器人工艺调试系统根据轨迹点位数据建立虚拟机器人模型的基础加工轨迹，并根据工艺参数调整基础加工轨迹得到虚拟加工轨迹；

步骤S24，机器人工艺调试系统将虚拟工作站模型、虚拟机器人模型和虚拟加工轨迹进行三维可视化展示。

本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，机器人工艺调试系统通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据工作站数据和机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型，以及根据根据轨迹点位数据和工艺参数建立虚拟加工轨迹。

本发明的较佳的实施例中，机器人工艺调试系统存储有预先保存的账户数据；则在执行步骤S1之前还包括：

机器人工艺调试系统将外部输入的待验证账户信息与账户数据进行对比验证，判断验证结果是否表示验证成功：

若是，则转向步骤S1；

若否，则提示登录失败。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于三维可视化的机器人工艺调试系统，其特征在于，包括：

数据处理模块，连接外部的机器人工作站，用于于所述机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于所述机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和所述基础加工轨迹对应的工艺参数；

三维显示模块，连接所述数据处理模块，用于根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

调试模块，连接所述数据处理模块和所述三维显示模块，用于根据外部输入的调试指令调试所述工艺参数得到工艺调试参数，所述三维显示模块还用于根据所述工艺调试参数对所述虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

2.根据权利要求1所述的机器人工艺调试系统，其特征在于，所述机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则所述三维显示模块包括：

第一模型建立单元，用于根据所述工作站数据建立所述虚拟工作站模型；

第二模型建立单元，连接所述第一模型建立单元，用于根据所述机器人系统变量参数在所述虚拟工作站模型中建立所述虚拟机器人模型；

轨迹建立单元，用于根据所述轨迹点位数据建立所述虚拟机器人模型的所述基础加工轨迹，并根据所述工艺参数调整所述基础加工轨迹得到所述虚拟加工轨迹；

模型显示单元，分别连接所述第一模型建立单元、所述第二模型建立单元和所述轨迹建立单元，用于将所述虚拟工作站模型、所述虚拟机器人模型和所述虚拟加工轨迹进行三维可视化展示。

3.根据权利要求1所述的机器人工艺调试系统，其特征在于，所述三维显示模块通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含所述虚拟机器人模型的所述虚拟工作站模型，以及根据根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟加工轨迹。

4.根据权利要求1所述的机器人工艺调试系统，其特征在于，还包括本地存储模块，连接所述数据处理模块，用于存储预先保存的账户数据；则所述数据处理模块还包括：

登录验证单元，用于将外部输入的待验证账户信息与所述账户数据进行对比验证，在验证结果表示验证成功时生成登录信号；

所述数据处理模块根据所述登录信号于所述机器人工作站中获取所述工作站数据和所述机器人数据。

5.一种基于三维可视化的机器人工艺调试方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4中任意一项所述的机器人工艺调试系统，包括：

步骤S1，所述机器人工艺调试系统于所述机器人工作站中获取保存的工作站数据和机器人数据，并于所述机器人数据中提取得到机器人进行工艺加工时的基础加工轨迹的轨迹点位数据和所述基础加工轨迹对应的工艺参数；

步骤S2，所述机器人工艺调试系统根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含虚拟机器人模型的虚拟工作站模型并进行三维可视化展示，并根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟机器人模型的虚拟加工轨迹并进行三维可视化展示；

步骤S3，所述机器人工艺调试系统根据外部输入的调试指令调试所述工艺参数得到工艺调试参数，并根据所述工艺调试参数对所述虚拟加工轨迹调整并进行三维可视化展示。

6.根据权利要求5所述的机器人工艺调试方法，其特征在于，所述机器人数据中还包含机器人系统变量参数；则所述步骤S2包括：

步骤S21，所述机器人工艺调试系统根据所述工作站数据建立所述虚拟工作站模型；

步骤S22，所述机器人工艺调试系统根据所述机器人系统变量参数在所述虚拟工作站模型中建立所述虚拟机器人模型；

步骤S23，所述机器人工艺调试系统根据所述轨迹点位数据建立所述虚拟机器人模型的所述基础加工轨迹，并根据所述工艺参数调整所述基础加工轨迹得到所述虚拟加工轨迹；

步骤S24，所述机器人工艺调试系统将所述虚拟工作站模型、所述虚拟机器人模型和所述虚拟加工轨迹进行三维可视化展示。

7.根据权利要求5所述的机器人工艺调试方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述机器人工艺调试系统通过调用预先配置的三维图形引擎，并根据所述工作站数据和所述机器人数据建立包含所述虚拟机器人模型的所述虚拟工作站模型，以及根据根据所述轨迹点位数据和所述工艺参数建立所述虚拟加工轨迹。

8.根据权利要求5所述的机器人工艺调试方法，其特征在于，所述机器人工艺调试系统存储有预先保存的账户数据；则在执行所述步骤S1之前还包括：

所述机器人工艺调试系统将外部输入的待验证账户信息与所述账户数据进行对比验证，判断验证结果是否表示验证成功：

若是，则转向所述步骤S1；

若否，则提示登录失败。