[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

说明书

本发明属于工业机器人的铣削加工相关技术领域，并公开了一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法。该方法包括下列步骤：(a)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矩阵；(b)获得主轴靶标坐标系与刀具坐标系的转换矩阵和工件坐标系与刀具坐标系与的转化矩阵；(c)计算获得刀尖点在工件靶标坐标系中的坐标，即实时坐标；(d)计算刀尖点在工件靶坐标系中的理论坐标，根据所述实时坐标和理论坐标计算获得位置误差，以此实现位置误差的获取。通过本发明，实现机器人铣削系统中，刀具末端加工误差的实时计算，简单便捷。

技术领域

本发明属于工业机器人的铣削加工相关技术领域，更具体地，涉及一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法。

背景技术

工业机器人应用于铣削加工领域，有许多不可代替的优点，灵活性好、加工范围广、性价比高等，但工业机器人由于自身结构原因，整体系统刚度很差，使得机器人末端定位精度较低。在铣削加工时，末端会产生变形，使得机器人末端实际位置相对于指令位置发生偏移，要对机器人末端加工误差进行计算，需要测量机器人末端刀尖点相对于工件坐标系的实际位移。

针对求解机器人主轴靶标坐标系与工具坐标系之间转换关系的这一技术问题，由于问题的特殊性，目前还没有看到一种完整、有效的机器人铣削中靶标与工具坐标系的标定方法，同时，现有技术中，在使用双目相机求解测出机器人末端刀具相对于工件的位置的计算方法繁杂；目前测量机器人末端位移的方法主要是使用激光跟踪仪，仪器昂贵且安装仪器占地面积大，其测量过程较为繁琐，单次只能测量一个靶标位置处的三向位移。故，急需寻求一种操作简单、测试便捷的应用于铣削系统的实时位置误差的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，根据标定的机器人主轴固定靶标与末端刀具坐标系的关系，结合双目相机测得的主轴靶标与工件靶标之间的转换矩阵，得到机器人末端刀具坐标系相对于工件坐标系的转换矩阵，从而计算出机器人加工时末端刀尖点在工件坐标系下的实时位置，并根据相同加工路径下从机器人控制器读出的数据计算得到的理论位置，计算出加工误差，该方法简单便捷，计算精度高。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法，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。