[发明专利]基于空间点误差修正的两工件自动对准方法

说明书

基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，涉及两工件的自动对准方法。本发明首先利用测量仪器建立第二工件理想坐标系Base1，在机械臂末端夹持带有尖端的标定件，在标定件尖端标定出工具坐标系tool1；然后在机械臂末端安装第一工件并使两个工件对准移动，通过tool1确定实际工件坐标系Base2；得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base2下的坐标P′，并用测量仪器得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base1下的坐标P，根据Base2的X、Y、Z轴在Base1中的方向信息得到两坐标系之间的旋转矩阵R，计算出Base1和Base2之间的平移矩阵T，取平均值；根据R和T对两工件之间的误差进行修正，通过控制机械臂对第一工件、第二工件进行自动对准。本发明用于机器人安装工件时工件的自动对准。

技术领域

本发明涉及两工件的自动对准方法。

背景技术

目前装配诸如法兰、圆管等工件的过程基本都是由手动完成的，这种手动装配工件的方法效率较低，需要花费大量的人力，使成本增加。

如今机器人实现自动化生产正在逐渐取代人工手动操作，而针对于装配法兰、圆管等工件的过程也可以采用机器人来完成，但是自动化装配法兰、圆管等工件时，由于装配机器人端和小工作台端的两个工件存在系统误差，因此导致装配过程中存在着较大的装配误差。以机器人装配法兰为例，自动装配前，法兰A装在机器人的末端，法兰B安装在小工作台夹持工具的末端，两法兰会出现系统误差，如图1所示，若此误差不修正，当两法兰继续装配时，会出现如图2所示的状况。两工件的系统误差消除过程仍需要人工介入调整，不能完全实现自动化安装，而且仍然存在花费人力，增加成本的问题。

发明内容

本发明为了解决目前的机器人安装会出现系统误差而导致不能完全实现自动化安装的问题。进而提出了一种基于空间点误差修正的两工件自动对准方法。

基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，是基于工件自动安装机械臂工作系统实现的，工件自动安装机械臂工作系统包括测量仪器、大工作台、小工作台和机器人机械臂，机器人机械臂简称机械臂，机器人机械臂末端简称机械臂末端；小工作台位于大工作台的台面上，小工作台能够沿着大工作台的导轨做直线运动，第二工件安装在小工作台的夹持工具的末端，小工作台的夹持工具朝向机械臂，第一工件由机械臂夹持；测量仪器与小工作台、大工作台无连接关系，用于测量工件。

所述的两工件需要对准的面能够重合，所述的基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，包括以下步骤：

步骤1、第二工件的理想坐标系的建立：

第二工件安装在小工作台的夹持工具的末端，小工作台的夹持工具朝向机械臂，利用测量仪器测得第二工件夹持外侧一端的中心以及法向量，将测量仪器的测量坐标系的原点建立在第二工件夹持外侧一端的中心；以第二工件夹持外侧一端的中心为原点，以第二工件夹持外侧一端的中心的法向量为X轴向量，Y、Z轴的建立满足右手定则，建立第二工件理想坐标系Base1；

步骤2、工具坐标系的标定：

步骤2.1、在机械臂末端夹持带有尖端的标定件；

步骤2.2、手动控制机械臂使夹持的标定件尖端以任意四种姿态触大工作台上同一标记点，在标定件尖端标定出工具坐标系tool1；

步骤3、实际工件坐标系Base2的标定：

步骤3.1、撤去标定件，在机械臂末端安装第一工件；

步骤3.2、使小工作台回归零位；

步骤3.3、手动控制机械臂移动，使第一工件夹持外侧一端的中心与第二工件夹持外侧一端的中心对准，确保第一工件、第二工件的中心线重合；

步骤3.4、移动小工作台到任意位置，重复步骤3.3；