[发明专利]基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法及系统

说明书

本发明提供基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法及系统，涉及非定点焊接定位技术领域。该基于高精度位移传感器的引导机械手定位的系统，所述系统包括六自由度机械手、高精度激光传感器、工业摄像机、环形光源、标定板、检测电阻电路系统、上位机、焊钉排队机构、PLC以及电焊机，所述上位机与PLC采用UDP的方式进行通讯，所述上位机与六自由度机械手采用TCP的方式通讯，所述工业相机安装在六自由度机械手的末端，且方向与机械手法兰盘保持垂直向外。通过将工业相机安装在机械手末端，机械手移动时工业相机可以实时的获取到机械手附近的图像，待焊接物体即使发生了位置上的移动，相机也能捕获到待焊接物体的完整图像。

技术领域

本发明涉及非定点焊接定位技术领域，具体为基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法及系统。

背景技术

在实际的工业生产线中，焊接工作是不可或缺的一个环节，但是由于焊接环境的复杂性，不能保证每次待焊接物体放置的位置都百分之百固定，待焊接物体的摆放位置只能大致固定，不能保证每次都完全相同，会有左右或者前后不定长的唯一，因此按照固定的轨迹去焊接的模式无法满足复杂的工业焊接需求，因此目前焊接工作主要还是由人工来完成，但是焊接现场往往充满危险性，对工人的人身安全是一个很严重的隐患，而且随着产量的加大，人工焊接的效率往往不能满足巨大的焊接需求。目前已经存在了使用机械手完成焊接工作的方案，一种是采用固定轨迹的定点焊接模式，但是该方法对环境要求过于严格，在实际生产中很难实现，另一种是使用手眼标定来完成最终的焊接定位，手眼标定的实质为通过复杂的矩阵计算各个坐标系之间的转换关系，计算过程比较冗长，实现起来有一定的难度，而且这种系统需要用到3D相机，会大大提高定位的成本。

为此，本发明提供了一种实现起来简单同时又能保证焊接精准度的方法与系统，大大提高了焊接的成功率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法及系统，解决了现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于高精度位移传感器的引导机械手定位的系统，所述系统包括六自由度机械手、高精度激光传感器、工业摄像机、环形光源、标定板、检测电阻电路系统、上位机、焊钉排队机构、PLC以及电焊机，所述上位机与PLC采用UDP的方式进行通讯，所述上位机与六自由度机械手采用TCP的方式通讯，所述工业相机安装在六自由度机械手的末端，且方向与机械手法兰盘保持垂直向外，所述工业相机与上位机之间的信号采用以太网传输，所述环形光源安装在工业相机的镜头外侧，所述环形光源的开关与PLC自带的数字量输出端相连，所述电焊机的焊枪安装在机械手法兰盘的中心，且方向与法兰盘垂直向外，所述高精度激光传感器安装在六自由度机械手的末端，且方向与机械手法兰盘保持垂直向外，所述高精度激光传感器与PLC自带的数字量输入端相连。

基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法，包括以下步骤：

(1)设定高精度位移传感器的检测距离，距离以相机能够拍摄到待焊接物体的全貌且物体图像在整幅图的正中为最佳；

(2)制作特定的标定板，并将其安装在待焊接物体被放置的大致位置处；

(3)标定机械手的世界坐标系，该世界坐标系的X、Y方向与标定板画的X、Y方向平行，世界坐标系的Z方向为垂直指向标定板的方向；

(4)机械手移动至距离标定板正好为传感器输出高电平的位置处进行拍照，并记录标定板坐标系原点在世界坐标系下的坐标值；

(5)根据本发明提供的定距离定缩放方法求解特定的比例系数K；