[发明专利]一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法

权利要求书

1.一种基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在每一个局部区域都布置2个基准孔；

其次，通过移动或安装移动式自动化系统到局部制孔区域；

第三，通过所述移动式自动化系统上的孔位检测装置对基准孔进行检测，确定每个基准孔在设备坐标系下的空间位置；

第四，通过对比基准孔在产品坐标系下的空间位置，求解当前移动式自动化系统坐标系和产品坐标系的坐标系齐次变换矩阵，从而确定设备坐标系在产品坐标系下的位置；最后，将加工点在产品坐标系下的位置，通过所述的坐标系齐次变换矩阵转换到设备坐标系下，从而可以在设备坐标系下对基准孔所确定的局部区域的加工点进行加工；

所述的二个基准孔时移动式自动化系统坐标系和产品坐标系的坐标系齐次变换矩阵的求解包括以下步骤：

设第i个基准孔在产品坐标系OpXpYpZp下的位置(xi_p，yi_p，zi_p)通过离线程序获得，通过检测系统检测出该基准孔在设备坐标系下的位置(xi_c，yi_c，zi_c)；

因两个坐标系的姿态可通过绕任何两个坐标轴旋转到达，将设备坐标系先绕Z轴旋转C角，再绕X轴旋转A角达到产品坐标系的位置，那么两个坐标系之间的空间位置关系可用如下公式表达：

其中SA、CA、SC、CC分别表示sinA，cosA，sinC，cosC；

对于两点i和j，代入公式(1)展开的第1行可得：

(x_ip-x_jp)＝(x_ic-x_jc)·CC-(y_ic-y_jc)·SC (2)

可求得：

从而求得C角；

同样代入公式(1)展开的第2行可得：

(y_ip-y_jp)＝[(x_ic-x_jc)·SC+(y_ic-y_jc)·CC]·CA-(z_ic-z_jc)·SA (4)

从而求得A角；

将A、C角代入公式(1)可求

t_x＝x_ip-x_ic·CC+y_ic·SC (5)

t_y＝y_ip-(x_ic·CA·SC+y_ic·CA·CC-z_ic·SA) (6)

t_z＝z_ip-(x_ic·SA·SC+y_ic·SA·CC+z_ic·CA) (7)

最终获得从移动式自动化系统坐标系到产品坐标系下的齐次变换矩阵：

从产品坐标系到设备坐标系下的齐次变换矩阵为：

至此获得移动式自动化系统坐标系在产品坐标系下的定位位置，即为移动式自动化系统坐标系和产品坐标系下空间位置的坐标转换矩阵；

加工点Pi在设备坐标系下的位置Pic和由离线程序中的产品坐标系下位置Pip和齐次变换矩阵求解得到：

采用最小二乘法进行优化求得坐标变换矩阵的拟合结果度。

2.根据权利要求1所述的基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法，其特征是所述的孔位检测装置包括相机和激光线扫描。

3.根据权利要求1所述的基于局部基准孔的移动式自动化系统在产品上定位和坐标系转换的方法，其特征是所述的移动式自动化系统为基于工业机器人的自动化制孔系统、自主移动式自动化制孔系统或基于柔性轨道的自动化制孔系统。