CN217530907U - 一种基于激光测距的agv二次精准定位的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，包括复合AGV小车、CNC机床，所述复合AGV小车上安装有协助机械臂、料盘，所述协助机械臂的首端安装有工件夹具、激光测距仪，所述工件夹具包括上料夹A、下料夹B，所述激光测距仪外形呈直角形状，所述CNC机床上固定安装有标靶，所述标靶呈T型形状，还包括有料盘输送机、万向轮平台，所述料盘输送机包括料盘入料输送机C、料盘出料输送机D，所述万向轮平台设置在料盘输送机的一侧。通过本实用新型，以解决现有技术存在的CNC加工生产中人工上下料参与度高，对生产加工的精度、加工效率的影响大的问题。

Description

一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备

技术领域

本实用新型涉及激光标定技术领域，具体地说涉及一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备。

背景技术

工业机械臂成为中国制造2025阶段中由传统制造业迈向智能制造的好帮手。现阶段基于视觉相机定位的机器人被越来越多的应用于机械加工中，由于机械加工环境对于视觉导引影响较大。相对于传统的加工方法，使用激光测距定位的工业机械臂在加工生产中减少了人工操作、被环境影响减小，大大的提高了生产的加工效率。

激光测距传感器是一种非接触式的测量方式，具有测量精度高和对环境要求低等优点，其已经广泛的应用在了各种领域中，例如:激光测速传感器。现阶段工业机械臂在复合AGV小车上对加工生产线中进行上下料总是存在误差，市面上机械臂大都是基于视觉相机进行标定，但是由于环境影响较大且需要人工进行手动操作，难度较大，受人为因素影响较大且花费时间较长，因此本实用新型利用激光测距传感器对机床首端的标靶进行标定，在建立局部坐标系后来精准确定工件位置以提高测量精度，以便机械臂精准上下料。

发明内容

本实用新型提供一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，以解决现有技术存在的CNC加工生产中人工上下料参与度高，对生产加工的精度、加工效率的影响大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，包括复合AGV小车、CNC机床，所述复合AGV小车上安装有协助机械臂、料盘，所述协助机械臂的首端安装有工件夹具、激光测距仪，所述工件夹具包括上料夹A、下料夹B，所述激光测距仪外形呈直角形状，所述CNC机床上固定安装有标靶，所述标靶呈T型形状。

还包括有料盘输送机，所述料盘输送机包括料盘入料输送机C、料盘出料输送机D。

还包括有万向轮平台，所述万向轮平台设置在料盘输送机的一侧。

所述标靶的T型结构的端部为经过精加工处理的平面。

所述复合AGV小车车身上安装有若干雷达。

所述CNC机床数据通讯连接有电控箱，所述电控箱与工作台数据传输。

本实用新型带来的有益效果：本实用新型的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，（1）仅用一台复合AGV小车、协助机械臂和激光测距仪在控制系统的控制下运行，同时可以根据不同工件尺寸更换不同的工件夹具，为整套系统提供了极大的柔性，而且减少了安装多种夹具所占的物理空间，同时工件的替换在本方案中都是自动完成的，减少了人工操作带来的误差，节约了人工成本，提高了生产效率；（2）本实用新型根据激光测距仪测得的六点数据建立局部坐标系，根据坐标系之间的相对位置和工件上固定点和靶标上的固定点之间的相对位置得到工件在整体系统中的坐标，由系统规划协助机械臂夹取工件的路径，相比于传统的工业相机定位，此方法更适合工厂中的复杂加工环境，并且环境对激光测距仪比对工业相机的影响程度大大减小。

附图说明

图1是复合AGV小车结构示意图；

图2是复合AGV小车定位取料示意图；

图3是激光测距仪示教标靶示意图；

图4是CNC机床自动换料过程示意图；

图5是料盘交互系统示意图；

图6是复合AGV小车路线图；

其中，1-复合AGV小车，2-协助机械臂，3-工件夹具，4-料盘，5-激光测距仪，6-标靶，7-CNC机床，8-工件，9-料盘输送机，10-万向轮平台。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

如图1-5所示，一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，包括复合AGV小车1、CNC机床7，所述复合AGV小车1上安装有协助机械臂2、料盘4，所述协助机械臂2的首端安装有工件夹具3、激光测距仪5，所述工件夹具3包括上料夹A、下料夹B，所述激光测距仪5外形呈直角形状，所述CNC机床7上固定安装有标靶6，所述标靶6呈T型形状。

还包括有料盘输送机9，所述料盘输送机9包括料盘入料输送机C、料盘出料输送机D。

还包括有万向轮平台10，所述万向轮平台10设置在料盘输送机9的一侧。

所述标靶6的T型结构的端部为经过精加工处理的平面。有利于激光测距仪在平面上取得规整点，方便建立坐标系。

所述复合AGV小车1车身上安装有若干雷达。

所述CNC机床7数据通讯连接有电控箱，所述电控箱与工作台数据传输。

基于激光测距的AGV二次精准定位方法的步骤如下：

步骤（1）：首先CNC机床将需要加工的信息传输给工作台，工作人员将待加工工件放置到装有万向轮平台的料盘内，料盘从万向轮平台进入入料输送机上，由入料输送机传送到复合AGV小车上。

步骤（2）：复合AGV小车根据指定路线自动到达需求点，由CNC机床发出的信息指导复合AGV小车到达具体的地点，同时复合AGV小车的前部一侧的雷达对复合AGV小车进行一次定位，同时车身侧面装有雷达帮助复合AGV小车保持侧面的安全距离。

步骤（3）：当复合AGV小车到达指定位置后，协助机械臂检测料盘上工件的状态是否正确，协助机械臂从料盘上取得的工件放置到复合AGV小车上的预定位夹具进行精准定位。

步骤（4）：协助机械臂上的激光测距仪开始对CNC机床上的标靶进行标定，激光测距仪一次可以标定两个面上的点，总共标记三次，激光测距仪结束标定后会得到六个点距离激光测距仪的数值，将数值代入系统的算法中后，在CNC机床上建立局部坐标系。

步骤（5）：这时工件的位置相对于新建的局部坐标系是已知的，CNC机床就会打开门，协助机械臂根据算法得到工件在局部坐标系中的相对位置，将已加工完成的工件取出，然后将定位夹具进行吹气清洁，再将待加工工件放入机床加工位置。

步骤（6）：完成一次工件交换后，控制协助机械臂退出CNC机床到达安全位置，然后CNC机床关上门的同时将数据信息发送给控制台，由控制台发送指令给复合AGV小车，让复合AGV小车前往下一个需求点，在完成所需的任务后，复合AGV小车根据指定路线返回至初始位置，由料盘出料输送机将装有加工好工件的料盘送到工作人员手中。

进一步地，在步骤（1）中，配置一个电控箱与CNC机床进行对接，读取CNC机床的加工状态，将需要的加工信息传输给工作台，工作台获得关于工件的外形尺寸信息，制协助机械臂根据工件的外形尺寸信息决定夹取方式，也为后续的计算工件与局部坐标系之间的位置做准备。

进一步地，在步骤（2）中，复合AGV小车车身前端一侧装有雷达，在工作前，复合AGV小车会先用雷达对工作环境进行扫描，进行全局建图；同时雷达不仅可以判断行进路线上是否有障碍物，同时也可以对复合AGV小车进行全局定位，以便复合AGV小车进行一次定位；同时复合AGV小车车身侧面装有雷达，可以帮助小车与机床侧面保持安全距离。

进一步地，在步骤（4）中，复合AGV小车上的协助机械臂末端处建立一个固定空间坐标系{A}，而协助机械臂首端创建了一个可移动局部坐标系{B}。利用激光测距仪获取标靶上的六个点的距离信息，其中六个点中有一个固定点Q（每次取六个点都会取Q点），利用激光测距仪将测量点Q在坐标系{B}中的位置用

表示，再利用变换矩阵

将Q点在空间坐标系{B}中的位置转换到空间坐标系{A}中的位置

，

，根据上述的方式将剩下的五个点的位置在固定空间坐标系{A}中分别表示出来：

，

，

，

，

。利用已知的六点相对于固定空间坐标系{A}的位置信息，在CNC机床上建立局部坐标系{C}，并且CNC机床上的任意点相对于局部坐标系{C}的空间位置是固定的，则机床上已加工的工件M的位置相对于局部坐标系{C}的坐标就可以用

表示，再利用变换矩阵

将M点在在局部坐标系{C}中的位置转换到固定空间坐标系{A}中的位置

，从而系统可以通过采集的信息点得到机床上加工零件的精确位置，使协助机械臂上的下料夹B精准夹取工件。同时协助机械臂2转动一定角度，将上料夹A中的待加工工件8装到CNC机床7上。完成上下料过程后，协助机械臂2从CNC机床7退出后，其下料夹B将已经加工好的零件放到料盘4中。

复合AGV小车上协助机械臂首端数据位置和其他配套设备中心整体能够做到归零补偿，补偿后复合AGV小车相对其他配套设备中心整体累计误差能够达到0.05MM以内。

复合AGV小车到达指定位置后，协助机械臂会自动测量标靶，这相对于传统的视觉标定不仅减少了人工操作，而且也会降低因人工操作产生的误差。同时工件夹具和料盘可以根据工件形状进行更换，以满足不同的生产需求。

综上所述，本实用新型的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，（1）仅用一台复合AGV小车、协助机械臂和激光测距仪在控制系统的控制下运行，同时可以根据不同工件尺寸更换不同的工件夹具，为整套系统提供了极大的柔性，而且减少了安装多种夹具所占的物理空间，同时工件的替换在本方案中都是自动完成的，减少了人工操作带来的误差，节约了人工成本，提高了生产效率；（2）本实用新型根据激光测距仪测得的六点数据建立局部坐标系，根据坐标系之间的相对位置和工件上固定点和靶标上的固定点之间的相对位置得到工件在整体系统中的坐标，由系统规划协助机械臂夹取工件的路径，相比于传统的工业相机定位，此方法更适合工厂中的复杂加工环境，并且环境对激光测距仪比对工业相机的影响程度大大减小。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于：包括复合AGV小车（1）、CNC机床（7），所述复合AGV小车（1）上安装有协助机械臂（2）、料盘（4），所述协助机械臂（2）的首端安装有工件夹具（3）、激光测距仪（5），所述工件夹具（3）包括上料夹A、下料夹B，所述激光测距仪（5）外形呈直角形状，所述CNC机床（7）上固定安装有标靶（6），所述标靶（6）呈T型形状。

2.如权利要求1所述的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于，还包括有料盘输送机（9），所述料盘输送机（9）包括料盘入料输送机C、料盘出料输送机D。

3.如权利要求2所述的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于，还包括有万向轮平台（10），所述万向轮平台（10）设置在料盘输送机（9）的一侧。

4.如权利要求1所述的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于，所述标靶（6）的T型结构的端部为经过精加工处理的平面。

5.如权利要求1所述的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于，所述复合AGV小车（1）车身上安装有若干雷达。

6.如权利要求1所述的基于激光测距的AGV二次精准定位的设备，其特征在于，所述CNC机床（7）数据通讯连接有电控箱，所述电控箱与工作台数据传输。

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