CN117453349A - 机器人滚边离线程序生成方法及机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人滚边离线程序生成方法及机器人系统。其中，机器人滚边离线程序生成方法，包括：S1，通过仿真软件生成滚边路径；S2，计算机器人相对于工装车系坐标的车身坐标系，将车身坐标系输入至机器人的用户坐标中；S3，使用车身坐标系调整仿真软件中的机器人位置，从仿真软件中导出滚边离线程序；S4，将滚边离线程序导入机器人虚拟系统中进行虚拟运行，消除所有报错后，将更新后的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件导出。本发明得到的滚边路径准确度高，导出的滚边离线程序可用性强，可直接导入滚边现场的机器人控制柜中，通过机器人控制柜控制机器人进行自动滚边动作。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人滚边离线程序生成方法及机器人系统。
背景技术
汽车的前后门、前后盖和顶盖等是汽车车身的重要部分，这些部分的侧围门洞区域通常采用包边工艺进行包边。随着汽车工业的迅猛发展，车型的更新换代加速，各大汽车制造厂家为了缩短产品的开发周期、降低开发成本，广泛采用柔性化生产技术。这样，机器人滚边压合的这项柔性化生产技术成为汽车产品开发首选应用技术。机器人滚边压合技术在汽车白车身的侧围门洞区域的包边生产工位中得到广泛应用。
但是，在不同的滚边工装、不同车型及滚边场景下滚边路径不同。且滚边机器人的不同位置或由于坐标系等数据缺失，需要根据现实场景进行数据重新更新。滚边路径的质量会直接影响实际的滚边效果。因此，如何根据现实场景快速确定滚边路径是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中缺少一种根据汽车滚边场景快速确定机器人滚边路径的技术问题，目的在于提供一种机器人滚边离线程序生成方法及机器人系统。
为了解决前述技术问题，本发明的第一方面提供一种机器人滚边离线程序生成方法，包括：
S1，通过预设的仿真软件生成机器人的滚边路径；
S2，计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，将所述车身坐标系输入至机器人的用户坐标中；
S3，使用所述车身坐标系调整所述仿真软件中的机器人位置，使所述仿真软件中的机器人保持与滚边现场实际位置相同，从所述仿真软件中导出滚边离线程序；
S4，将所述滚边离线程序导入预设的机器人虚拟系统中进行虚拟运行，消除所有报错后，将更新后的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件导出。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S1中，在生成机器人的滚边路径时，通过所述仿真软件采用连续路径命令自动投影得到，以确保路径上的各路径点的准确度。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S1中，在所述滚边路径中，直线的路径上的路径点少于拐角弧形的路径上的路径点。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S2中，计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，包括：
S21，在所述滚边工装上建立工装车系坐标；
S22，测量出机器人在所述工装车系坐标的若干不同位置时，机器人工具坐标系中心点的第一坐标值，同时获取机器人工具坐标系中心点在用户坐标系的第二坐标值；
S23，根据所述第一坐标值和所述第二坐标值计算机器人相对于所述工装车系坐标的用户坐标系位置，即为机器人的车身坐标系。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S21中，使用关节臂式三坐标测量仪在所述滚边工装上建立工装车系坐标。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S22中，采用三坐标测量机测量机器人在所述工装车系坐标的三个不同位置时的第一坐标值，获取三个不同位置时的第二坐标值。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S22中，在测量之前，对所述机器人的工具坐标系和用户坐标系均进行初始化操作。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S22中，选择所述滚边工装中三个拐角位置进行测量。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S22中，在进行不同位置的测量时，机器人的六轴中的第4至6轴姿态不同，优选相邻两次位置测量时，机器人的六轴中的第4至6轴中的至少一轴姿态变化大于90°。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S23中，采用预设的空间坐标系的换算插件计算机器人相对于所述工装车系坐标的用户坐标系位置。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S3中，在所述仿真软件中安装机器人控制器插件，通过所述机器人控制器插件来设置机器人的工具编号及车身原点坐标，以完成调整机器人位置。
可选地，在如前所述的机器人滚边离线程序生成方法中，步骤S4中，所述机器人驱动文件包括机器人负载文件、机器人用户坐标系文件和机器人工具坐标系文件中的至少一种。
为了解决前述技术问题，本发明的第二方面提供一种机器人系统，包括：
机器人，所述机器人位于滚边现场，用于沿着所述滚边路径进行滚边动作；
机器人控制柜，所述机器人控制柜内置有机器人滚边离线程序生成方法生成的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件，所述机器人控制柜根据所述滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件来控制所述机器人的滚边动作。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的方法得到的滚边路径准确度高。
2、本发明可方便快捷的对滚边现场的机器人进行位置测量及坐标计算，导出的滚边离线程序可用性强，可避免软件兼容性问题，可直接导入滚边现场的机器人控制柜中，通过机器人控制柜控制机器人进行自动滚边动作。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1为本发明的一种方法流程图；
图2为本发明生成的一种滚边路径。
具体实施方式
以下通过特定的具体示例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“外侧”，“中段”、“内”、“外”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1，本发明实施例提供一种机器人滚边离线程序生成方法，该机器人滚边离线程序生成方法包括如下步骤：
S1，生成滚边路径：通过预设的仿真软件生成机器人的滚边路径。
滚边离线程序的质量会直接影响实际的滚边效果，因此对仿真轨迹(滚边路径)的要求很高，其中包括滚边路径的准确度和路径参数设置。
在本步骤中，仿真软件采用PDPS软件，通过PDPS软件制作仿真轨迹。具体的滚边路径参数可以设置为：
滚边速度设置为：300mm/sec；
滚边轨迹点设置为：LINE+CNT50；
滚边轨迹点最好使用：Offset偏移指令，以方便现场调试用；
过渡轨迹点设置为：JION+15％+CNT50。
在一些实施例中，步骤S1中，在生成机器人的滚边路径时，通过仿真软件采用连续路径命令自动投影得到，以确保路径上的各路径点的准确度。
滚边路径采用连续路径命令来制作，不可手动取点，仿真软件自动投影出来的各路径点，来保证路径点的准确度。如图2中所示，为通过仿真软件采用连续路径命令自动投影得到的滚边路径。
在一些实施例中，步骤S1中，在滚边路径中，直线的路径上的路径点少于拐角弧形的路径上的路径点。
可通过在仿真软件内设置连续路径命令的方式实现直线上的路径点小于拐角弧形处的路径点。以在机器人实际进行滚边动作时，保证汽车弯折区域的可靠度。
S2，现场测量，得到机器人的用户坐标：计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，将车身坐标系输入至机器人的用户坐标中。
在得到滚边路径后，还需要根据实际现场位置使得滚边工艺所需的机器人在仿真软件中的位置与实际现场位置相同，才能精确实现机器人滚边工艺。因此本步骤首先对实际现场位置进行测量。
在一些实施例中，步骤S2中，计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，包括：
S21，在滚边工装上建立工装车系坐标。
本步骤中，可使用关节臂式三坐标测量仪在滚边工装上建立工装车系坐标。
S22，测量出机器人在工装车系坐标的若干不同位置时，机器人工具坐标系中心点(即六轴中心点/TCP点)的第一坐标值，同时获取机器人工具坐标系中心点在用户坐标系的第二坐标值。
本步骤中，采用三坐标测量机，例如，faro三坐标测量机测量机器人在工装车系坐标的三个不同位置时的第一坐标值，获取三个不同位置时的第二坐标值。
通常机器人均具有工具坐标系(TF)和用户坐标系(UF)，因此本步骤中，在测量之前，对机器人的工具坐标系和用户坐标系均进行初始化操作。例如，对机器人的TF和UF对应的数据都清零操作。
为测量精准，本步骤中，机器人的三个不同位置最好在滚边工装的3个拐角位置，不同位置之间的距离尽可能的要远。
为测量精准，本步骤中，在进行不同位置的测量时，机器人的六轴中的第4至6轴姿态不同，要有较大的变化。优选相邻两次位置测量时，机器人的六轴中的第4至6轴中的至少一轴姿态变化大于90°。
S23，根据第一坐标值和第二坐标值计算机器人相对于工装车系坐标的用户坐标系位置，即为机器人的车身坐标系。
本步骤中，采用预设的空间坐标系的换算插件计算机器人相对于工装车系坐标的用户坐标系位置。例如采用现有的Calcul de rep插件计算机器人相对于工装车系坐标的用户坐标系位置。
在一些实施例中，Fanuc(发那科)工业机器人3个不同位置及姿态时的TCP点在用户坐标系的坐标值分别如下表所示。
| 位置1 | 位置2 | 位置3 | |
| X | 500 | 500 | 500 |
| Y | 0 | 500 | 0 |
| Z | 1000 | 1000 | 2000 |
Fanuc工业机器人3个不同位置及姿态时的TCP点在工装车系坐标的坐标值，分别如下表所示。
| 位置1 | 位置2 | 位置3 | |
| X | 1000 | 500 | 1000 |
| Y | -500 | -500 | -500 |
| Z | 1000 | 1000 | 2000 |
选择WPR类型，通过换算插件计算出的结果即为机器人的车身坐标系，如下表所示。
| 计算结果 | |
| X | 1000 |
| Y | 1000 |
| Z | 0 |
| W | 0 |
| P | 0 |
| R | -90 |
S3，导出滚边离线程序：使用车身坐标系调整仿真软件中的机器人位置，使仿真软件中的机器人保持与滚边现场实际位置相同，从仿真软件中导出滚边离线程序。
在一些实施例中，在本步骤中，预先在仿真软件中安装机器人控制器插件，通过机器人控制器插件来设置机器人的工具编号及车身原点坐标，以完成调整机器人位置。
例如，预先在PDPS软件中安装Fanuc_Rj插件，通过该插接，使用步骤S2得到的车身坐标系，调整仿真数据里的机器人位置，使之保持与滚边现场实际位置相同。
在本步骤中，滚边离线程序默认文件类型为*.tls，也可根据实际需求进行选择。
S4，虚拟运行，处理报错，导出最终的滚边离线程序：将滚边离线程序导入预设的机器人虚拟系统中进行虚拟运行，消除报错后，将更新后的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件导出。
在本步骤中，预设的机器人虚拟系统可以采用Roboguide软件，其为一款虚拟示教软件，为了保证离线程序的可用性，还将步骤S3导出的滚边离线程序导导入至机器人虚拟系统中进行试跑，若能顺利运行，则证明滚边离线程序可用。若出现报警，则变更报警处理的参数值，来消除报错。
本发明的报警通常包括有：
(1)导入错误，例如更改滚边离线程序文件名称等情况。
(2)兼容性问题，例如程序运行过程中部分点显示机器人4轴或6轴超极限等情况。
在Roboguide软件中消除所有报错程序直至能正常跑完后，把更新后的滚边离线程序优选另存为ls和tpl两种格式，以兼容不同场景使用。最终更新后的滚边离线程序可导入滚边现场场景中用于驱动滚边用机器人的机器人控制柜内，以用于驱动机器人进行滚边动作。
在一些实施例中，机器人驱动文件包括机器人负载文件、机器人用户坐标系文件和机器人工具坐标系文件中的至少一种。
在机器人虚拟系统中进行虚拟运行消除所有报错程序直至能正常跑完后，除了导出更新后的滚边离线程序外，还导出与需要操作滚边工作的机器人相关文件，以用于驱动机器人进行滚边工作。
本发明实施例还提供一种机器人系统，包括机器人和机器人控制柜，机器人连接机器人控制柜，机器人受机器人控制柜的控制。
机器人位于滚边现场，用于沿着步骤S1生成的滚边路径进行汽车滚边工作。
机器人控制柜内置有本发明实施例提供的机器人滚边离线程序生成方法各步骤生成的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件，机器人控制柜根据滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件来控制机器人的滚边动作。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (10)
1.一种机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，所述机器人滚边离线程序生成方法包括：
S1，通过预设的仿真软件生成机器人的滚边路径；
S2，计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，将所述车身坐标系输入至机器人的用户坐标中；
S3，使用所述车身坐标系调整所述仿真软件中的机器人位置，使所述仿真软件中的机器人保持与滚边现场实际位置相同，从所述仿真软件中导出滚边离线程序；
S4，将所述滚边离线程序导入预设的机器人虚拟系统中进行虚拟运行，消除所有报错后，将更新后的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件导出。
2.如权利要求1所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S1中，在生成机器人的滚边路径时，通过所述仿真软件采用连续路径命令自动投影得到；
和/或，步骤S1中，在所述滚边路径中，直线的路径上的路径点少于拐角弧形的路径上的路径点。
3.如权利要求1所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S2中，计算机器人相对于滚边工装的工装车系坐标的车身坐标系，包括：
S21，在所述滚边工装上建立工装车系坐标；
S22，测量出机器人在所述工装车系坐标的若干不同位置时，机器人工具坐标系中心点的第一坐标值，同时获取机器人工具坐标系中心点在用户坐标系的第二坐标值；
S23，根据所述第一坐标值和所述第二坐标值计算机器人相对于所述工装车系坐标的用户坐标系位置，即为机器人的车身坐标系。
4.如权利要求3所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S21中，使用关节臂式三坐标测量仪在所述滚边工装上建立工装车系坐标。
5.如权利要求3所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S22中，采用三坐标测量机测量机器人在所述工装车系坐标的三个不同位置时的第一坐标值，获取三个不同位置时的第二坐标值；
和/或，步骤S22中，在测量之前，对所述机器人的工具坐标系和用户坐标系均进行初始化操作；
和/或，步骤S22中，选择所述滚边工装中三个拐角位置进行测量；
和/或，步骤S22中，在进行不同位置的测量时，机器人的六轴中的第4至6轴姿态不同。
6.如权利要求5所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S22中，相邻两次位置测量时，机器人的六轴中的第4至6轴中的至少一轴姿态变化大于90°。
7.如权利要求3所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S23中，采用预设的空间坐标系的换算插件计算机器人相对于所述工装车系坐标的用户坐标系位置。
8.如权利要求1所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S3中，在所述仿真软件中安装机器人控制器插件，通过所述机器人控制器插件来设置机器人的工具编号及车身原点坐标，以完成调整机器人位置。
9.如权利要求1所述的机器人滚边离线程序生成方法，其特征在于，步骤S4中，所述机器人驱动文件包括机器人负载文件、机器人用户坐标系文件和机器人工具坐标系文件中的至少一种。
10.一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括：
机器人，所述机器人位于滚边现场，用于沿着所述滚边路径进行滚边动作；
机器人控制柜，所述机器人控制柜内置有权利要求1至9中任意一项所述的机器人滚边离线程序生成方法生成的滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件，所述机器人控制柜根据所述滚边离线程序及其对应的机器人驱动文件来控制所述机器人的滚边动作。
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