[发明专利]一种面向自动装配的基于结构特征的零件坐标标定方法

说明书

本发明涉及一种面向自动装配的基于结构特征的零件坐标标定方法。根据零件结构确定能够准确对零件姿态、位置作出判断的特征结构，该结构能够完全实现零件在空间中的位置姿态的限定。通过非接触式测量，测量出当前坐标系下的零件的坐标值。通过多坐标系转换算法，将零件坐标位置进行标定。通过坐标值、零件特征和零件配合面间的几何关系，获取零件配合面的位姿数据，将数据传递给机器人控制系统，驱动机器人将零件定位至被装配位置。

技术领域

本发明涉及一种面向自动装配的基于结构特征的零件坐标标定方法，属于装配制造领域。

背景技术

目前，自动化、数字化、智能化是生产制造业的主要方向之一。航空航天领域复合材料舱段装配过程中自动化程度较低，导致产品质量一致性不稳定、生产效率较低。其中，复合材料结构件变形影响自动化加工、装配等制造工序的实施。

运载火箭等箭体舱段部件为柱形或锥形薄壁回转体结构，结构尺寸较大，在舱段内壁或外壁上安装装配有大量的支架类零件。该支架类零件为钣金结构或机加结构，在舱段中具有较为严格的安装位置精度要求，零件和舱段侧壁贴合面为装配配合面。目前零件的定位依靠传统的手工划线方式进行，即通过舱段上的基准，通过钢板尺或其他工具在零件安装位置画出零件的安装中心线，零件上也画上中心线，通过中心线对齐完成零件的定位。零件定位过程工作量大，定位效率低，定位精度一致性较差，由于零件定位过程全部为人工操作，还容易存在较大的质量隐患。

为此，在自动化装配设备的基础上，通过建立零件的关键结构特征数据库，通过零件关键特征与零件间的几何关系，间接评价零件的姿态及位置，并通过一系列的坐标转换，将零件上的关键特征的几何坐标值转化为自动装配设备下的坐标值，从而能够驱动自动化设备将零件定位至被装配位置，保证零件的位置精度要求，满足复合材料舱段装配过程中零件自动定位的生产需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向自动装配的基于结构特征的零件坐标标定方法，

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种面向自动装配装置的基于结构特征的零件坐标标定方法，自动装配装置包括一个具有末端执行器的零件抓取机器人；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、定义零件识别的双目系统坐标系O_c1，零件抓取机器人的基坐标系O_b与末端执行器坐标系O_e，舱体装配平台坐标系O_p，舱体坐标系O_o，测量抓取机器人位姿与安装平台定位的双目系统坐标系O_c2；

步骤二、零件识别的双目系统对零件进行特征识别，建立零件在零件识别的双目系统下的起始坐标系O_w1，获取零件起始位置特征向量M_w1；

步骤三、标定获得零件识别的双目系统坐标系到机器人末端执行器坐标系的转换关系标定获得测量抓取机器人位姿与安装平台定位的双目系统到机器人末端执行器坐标系的转换关系

步骤四、在零件抓取机器人控制器中读取机器人末端执行器坐标系到机器人基坐标系的下的转换关系计算获得零件起始坐标系到机器人基坐标系的转换关系为零件起始坐标系在机器人基坐标系下的坐标系为在机器人基坐标系下的特征向量为

步骤五、标定获得舱体坐标系到装配平台的坐标系的转换关系

步骤六、测量抓取机器人位姿与安装平台定位的双目系统通过测量舱体装配平台的标志点，获得标志点在双目系统坐标系O_c2下的坐标，从而计算出舱体装配平台坐标系O_p到测量抓取机器人位姿与安装平台定位的双目系统坐标系O_c2的转换矩阵

步骤七、获得舱体坐标系到在机器人基坐标系下的坐标系的转换关系为