[发明专利]一种机器人加工系统定位误差的优化方法

说明书

本发明公开了一种机器人加工系统定位误差的优化方法,包括：(1)构建机器人加工系统；(2)在机器人加工系统中建立研究所需的五个坐标系；(3)将计算得到的机器人加工系统中五个坐标系间的变换关系作为优化的初始变换关系；(4)采集优化所需的数据；(5)用LM算法优化LBT闭环、LCT闭环和LTCW闭环中的坐标系间的变换关系；(6)用一个BP神经网络模型对不同闭环优化后同一点的不同坐标值进行融合，输出融合后该点的坐标值即为机器人末端刀具的位置坐标。该方法减小了机器人末端刀具的位姿误差，可有效解决机器人加工过程中，坐标系连续变换带来的误差传递问题，且便于在生产加工中运用。

技术领域

本发明涉及定位误差的优化方法，尤其涉及机器人加工系统定位误差的优化方法。

背景技术

在航空航天、高铁船舶、风能核电等领域，存在大量面形结构复杂、精度要求高的超大型整体结构件，重型机床通常难以完成此类结构件的加工制造任务，国际上普遍采用机器人加工系统代替人工作业。可是，为保证机器人加工系统的加工精度，该系统不仅需要配备高精度和高刚度的加工机器人，还必须配备相应的测量系统，以便对移动平台、机器人、整体结构件的定位基准实施精确的测量，并需将机器人、工装、工件系统等多坐标系基准统一到全局坐标系下表达。然而，机器人本体误差、坐标系变换误差、标靶点测量误差等误差难以完全测量补偿，且坐标系连续变换过程中，误差长程累积效应明显，极易形成误差的终端集聚。仅优化局部坐标系间的变换关系，可以达到提高局部定位精度的要求，但无法准确保证加工过程中机器人末端刀具与整体结构件在三维空间内的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种机器人加工系统定位误差的优化方法，可有效解决机器人加工过程中，坐标系连续变换带来的误差传递问题，减小机器人末端刀具的定位误差。

实现本发明方法采用的技术方案是：

本发明的一种机器人加工系统定位误差的优化方法，包括如下步骤：

步骤一、构建机器人加工系统：

机器人加工系统包括机器人、激光跟踪仪、条纹投影测量系统和工件；

在所述的机器人的基座上安装有四个第一靶球座，根据四个第一靶球座设计图纸和加工信息获得四个第一靶球座在基座上的坐标值；

所述的条纹投影测量系统与机器人的末端刚性连接；机器人加工工件时，条纹投影测量系统在工件附近获取工件的点云信息，获取的工件点云信息输入机器人的控制系统，机器人的控制系统控制机器人末端修正；

所述的工件安装在工装上，工装上安装有四个第二靶球座，根据第二靶球座设计图纸和加工信息获得四个第二靶球座在工装上的坐标值；

步骤二、在机器人加工系统中建立坐标系：

在激光跟踪仪中建立激光跟踪仪坐标系L、在机器人系统中建立机器人基坐标系B、在机器人末端建立机器人末端刀具坐标系T、在条纹投影测量系统中建立条纹投影测量系统坐标系C、在工件中建立工件坐标系W五个坐标系；

步骤三、将计算得到的机器人加工系统中五个坐标系间的变换关系作为优化的初始变换关系，具体步骤为：

(1)在四个第一靶球座上分别放置第一靶球，由第一靶球的直径和四个第一靶球座在基座上的坐标值，计算得到第一靶球的中心点在机器人基坐标系B中的坐标；在四个第二靶球座上分别放置第二靶球，由第二靶球的直径和四个第二靶球座在工装上的坐标值，计算得到第二靶球的中心点在工件坐标系W中的坐标，激光跟踪仪放在能够测得机器人加工系统中全部靶球中心点的位置；