[发明专利]面向大曲面高精度处理的机器人自动示教控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种面向大曲面高精度处理的机器人自动示教控制系统及方法，包括控制器和机械臂，所述机械臂输出端上安装有搭载块，在该搭载块搭载面经伸缩机构与示教块球铰连接，通过控制器控制机械臂、球铰、伸缩机构，使机械臂的输出端垂直于大曲面表面处理位置，当在示教过程中，可以通过控制系统快速实现大曲面表面轮廓的轨迹示教，为曲面精细化处理提供多点示教，更为机器人执行单元提供快速的数据信息。有益效果：通过示教系统和方法，预先获取大曲面表面处理轨迹过程中的多点示教信息，为机器人实施表面处理过程提供快速的轨迹规划，有效提高清洗精度。

技术领域

本发明涉及机器人高精度处理技术领域，具体的说是一种面向大曲面高精度处理的机器人自动示教控制系统及方法。

背景技术

随着激光清洗技术广泛应用，在某些关键部件的膜层去除对激光清洗工艺控制提出了非常高的要求。尤其像飞机蒙皮、复合材料涂层的激光去除，不仅仅对激光器本身的性能提出了较高要求，而且对表面处理过程中的激光作用距离、作用的角度、清洗速度的均匀性、沿曲面法线方向上的指向性提出了较高要求。

传统技术中，为了达到高精度处理的要求，还处于使用手持式的激光器进行清洗。通过操作人员的工作经验进行激光处理，但是处理操作过程中，由于操作时间长，手臂会发抖，操作人员不能精准的保持操作距离，导致激光清洗获得的表面效果差、表面质量均匀性不一致，甚至会损伤其表面基体。

为了提高其清洗效果，采取机器人搭载激光输出端进行其表面精细化处理是非常具有成效的方式，为了满足大曲面的精细化表面处理，目前激光处理常用的示教法有遥控示教、直接示教、离线轨迹编程方法等。其中，直接示教又叫手把手示教,由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教；遥控示教是现在工业机器人示教的主要方式，通过人眼观察，并通过操作员遥控调节机器人和观察姿态而完成，示教速度慢，人为因素影响大，清洗误差大。遥控示教和离线轨迹编程方法均需要依靠人为观察和操作。离线轨迹编程方法通常又叫计算机编程法，该方法往往需要知道详细的表面处理模型，但一般表面处理的均为后期维修维保过程中，很难获得其三维精细化模型参数。处理过程中，往往不能结合被处理件的结构构造，进而难以实现精确的示教参数与精确的表面处理轨迹。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种面向大曲面高精度处理的机器人自动示教控制系统及方法，搭建示教系统，可实现在大曲面表面的任一施工位置获取对应的施工距离，并记录示教位置点及机器人位姿参数值，实现大曲面表面连续点快速的示教位置点数据信息，通过控制器，对机械臂的高度和角度进行控制和校对，达到调节精度后，记录对应的施工位置的状态参数，当实际操作时，通过状态参数，实现控制器对机械臂进行控制。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种面向大曲面高精度处理的机器人自动示教控制系统，包括控制器，所述控制器与机械臂连接，其关键技术在于：在所述机械臂输出端上安装有搭载块，在该搭载块搭载面上设置有伸缩机构、第三CCD图像传感器和激光圆点发生器；

所述伸缩机构的伸缩杆顶端设置有位移传感器，该伸缩杆的伸缩端与搭载块搭载面固定连接，所述伸缩杆的示教连接端经第一球铰与示教块示教面铰接，在该示教块示教面上还设置有第一CCD图像传感器和第二CCD图像传感器，所述第一CCD图像传感器和第二CCD图像传感器采集端均朝向所述伸缩机构的示教连接端且所述第一CCD图像传感器和第二CCD图像传感器的采集方向相互垂直；

所述伸缩机构的伸缩杆上设置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制器的位移检测端连接；

所述第三CCD图像传感器的采集方向与所述伸缩机构的伸缩杆伸缩方向平行，且所述第三CCD图像传感器的采集方向垂直于所述搭载块搭载面；

所述激光圆点发生器与所述搭载块经精密旋转轴铰接；