[发明专利]一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法

权利要求书

1.一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)在机器人铣削系统中，在机器人主轴和工件上贴附靶标，以此分别建立主轴靶标坐标系和工件靶标坐标系，构建该工件靶坐标系与机器人基坐标系的转换关系，以此获得工件靶坐标系与机器人基坐标系的转换矩阵利用双目可视相机标定所述工件靶标坐标系和主轴靶标坐标系的转换关系，记为转换矩阵

(b)对于空间任意的两个位置，标定其各自对应的工件靶标坐标系和主轴靶标坐标系的转换矩阵和构建转换矩阵与主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵的关系，以此获得主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵，记为根据转换矩阵和计算获得工件坐标系与刀具坐标系与的转化矩阵

(c)对于刀具的刀尖点，获取该刀尖点在刀具坐标系中的坐标P_T，利用该坐标P_T和所述转换矩阵计算获得所述刀尖点在工件靶坐标系中的坐标，即实时坐标^objP_T；

(d)在机器人的基坐标系中，获取刀具的刀尖点在该基坐标系中的坐标^JP_T，利用所述工件靶坐标系与机器人基坐标系的转换矩阵和刀尖点在基坐标系中的坐标^JP_T，计算获得刀尖点在工件靶坐标系中的坐标，即理论坐标^objP_T^*，根据所述实时坐标^objP_T和理论坐标^objP_T^*计算获得位置误差，以此实现位置误差的获取。

2.如权利要求1所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述构建转换矩阵与主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵的关系，按照下列步骤进行：

(b1)机器人主轴协同刀具在从一个位置运动至另一个位置时，主轴坐标系和刀具坐标系亦从一个位置运动至另一个位置，其中，主轴坐标系对应的位置变换矩阵对应A，刀具坐标系对应的位置变换矩阵为B；构建主轴坐标系的位置变换矩阵A、刀具坐标系的位置变换矩阵B与主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵之间的关系式(Ⅰ)，如下：

(b2)根据主轴和刀具的位置关系，获得位置变换矩阵A与位置变换矩阵B之间的关系式(Ⅱ)，如下：

A＝B (Ⅱ)

(b3)根据工件靶标坐标系和主轴靶标坐标系的转换矩阵和按照下列关系式(Ⅲ)计算位置变换矩阵A：

其中，是在第一个位置处主轴靶标坐标系与工件靶标坐标系之间的转换关系，在第二个位置处主轴靶标坐标系与工件靶标坐标系之间的转换关系；

(b4)结合关系式(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)，计算求解获得主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵

3.如权利要求2所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(b4)中，所述计算求解获得主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵采用最小二乘法。

4.如权利要求1所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(b)中，所根据转换矩阵和计算获得工件坐标系与刀具坐标系与的转化矩阵采用下列关系式进行：

5.如权利要求1所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述利用该坐标P_T和所述转换矩阵计算获得所述刀尖点在工件靶坐标系中的坐标，按照下列关系式进行：

6.如权利要求1所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述利用所述工件靶坐标系与机器人基坐标系的转换矩阵和刀尖点在基坐标系中的坐标^JP_T，计算获得刀尖点在工件靶坐标系中的坐标，按照下列表达式进行：

7.如权利要求1所述的一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述根据所述实时坐标^objP_T和理论坐标^objP_T^*计算获得位置误差，按照下列表达式进行：

e＝^objP_T-^objP_T^*

其中，e是实时位置误差。