[发明专利]一种基于轮廓扫描的方形贴片精确定位方法

说明书

技术领域

本发明属于先进数字化装配领域，具体涉及一种基于轮廓扫描的方形贴片精确定位方法，用于在机器人贴片系统进行自动贴片装配时，自动根据贴片预装配位置周围的轮廓信息，精确找准飞机壁板上目标点的位置坐标，满足待贴片与临近隔热片的边距的精度要求，实现贴片的精确、快速装配。

背景技术

为了满足耐高温的技术要求，某些特殊用途的小型飞机需要在机身外围覆盖一层隔热片，而相邻隔热片间的间距是保证隔热质量的重要技术参数，其间隙必须严格满足精度需求。

机器人自动化设备技术是飞机柔性装配技术的重要应用和研究方向，其能够显著提高工作精度与贴片效率。而目前飞机壁板的隔热片的粘贴方式主要以人工手动完成，其定位、找正等过程，主要依靠手工划线和工人经验，精度和效率低、劳动强度大，无法满足设计要求。以工业机器人为基础的机器视觉系统，以其测量精度高、定位速度快、数据实时准确等特点，在自动化制孔、铣边等领域应用广泛。但是机器视觉系统存在的一个问题是为了满足精度要求，其识别范围相对较小，无法对较大零件实现一次性完整测量，造成使用上的局限性。而隔热片的形状是方形，其尺寸超出一般视觉系统的测量范围，不能实现对隔热片的一次全面测量。同时，隔热片在装配时与周围隔热片的间隙要求很高，因而需要寻求新的测量设备及方法，实现精确定位。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于轮廓扫描的方形贴片精确定位方法，用于飞机壁板的机器人自动贴片过程。本发明设计的自动边缘扫描定位方法，在贴片末端执行器的基础上利用轮廓测量仪获取边距，能在贴片区域的周边进行大范围扫描，全面可靠的获得贴片周边的几何数据信息，精确定位隔热片。

该方法利用轮廓测量系统、上位机以及机器人集成所形成的闭环系统，可以实时测量反馈待贴片区域边缘已有隔热片的位置信息，通过边界几何点自动计算目标点的实际空间位置，通过闭环系统迭代修正，保证机器人贴片定位点的位置精度。通过传感器定位，边缘陶瓷片扫描、自动计算修正偏差、机器人运动、传感器二次找正等过程，实现飞机壁板精确、快速贴片，保证飞机壁板的高装配精度要求，降低劳动强度。

本发明的技术方案为：

所述一种基于轮廓扫描的方形贴片精确定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对工具坐标系与贴片定位点位置进行标定：

所述工具坐标系OXYZ的原点O为第一轮廓扫描仪运动导轨中心轴线与第二轮廓扫描仪运动导轨中心轴线的交点，工具坐标系OX轴沿第一轮廓扫描仪运动导轨中心轴线，工具坐标系OY轴沿第二轮廓扫描仪运动导轨中心轴线；

第一轮廓扫描仪和第二轮廓扫描仪安装在贴片机器人末端执行器上，第一轮廓扫描仪运动导轨中心轴线与第二轮廓扫描仪运动导轨中心轴线垂直相交；第一轮廓扫描仪运动导轨中心轴线平行于贴片机器人末端执行器抓取的贴片的一条边，第二轮廓扫描仪运动导轨中心轴线平行于贴片机器人末端执行器抓取的贴片的另一条边；

所述贴片定位点为贴片机器人末端执行器抓取的贴片的四个顶点中，最接近工具坐标系OXYZ原点的顶点；

测量贴片机器人末端执行器吸盘中心与第一轮廓扫描仪运动导轨中心轴线的距离L₂以及与第二轮廓扫描仪运动导轨中心轴线的距离L₁，得到贴片机器人末端执行器吸盘中心在工具坐标系下的坐标(L₁,L₂)；测量方形贴片的尺寸a和b，其中a为沿工具坐标系OX轴的尺寸，b为沿工具坐标系OY轴的尺寸；得到贴片定位点在工具坐标系下的坐标(X_c,Y_c)为：