[发明专利]一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备和方法

权利要求书

1.一种机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备，包括浮动打磨工具和操作浮动打磨工具的机械臂，其特征在于：还包括底座和用于放置待加工工件的转台；

所述机械臂设置于底座的一侧，所述转台设置于底座的另一侧，所述机械臂为六轴机械臂，其第六轴上集成有浮动机构和测量头，在机械臂末端设有朝向转台的探针，该探针可伸缩的与机械臂连接，所述转台上十字交叉且相互垂直的设有4个滑道，在每个滑道上均设有一个夹具，在夹具紧贴工件一侧内部设有位置传感器。

2.应用上述机器人对圆柱类工件加工余量状态检测设备的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将待加工工件放置于转台上，通过夹具进行夹持固定；

步骤2，通过测量头测量转台上4个夹具贴合工件所对应的四个产品坐标值，从而计算工件中心与转台中心的位置偏差值，然后调节夹具使得位置偏差值满足公差允许范围；

步骤3，探针以法向接近并触碰工件的轮廓边沿，然后沿工件的轮廓边在工件轴向位移，得到均布于工件外轮廓先上的基于机器人坐标系下的若干个空间点的位置；

步骤4，将得到的若干个空间点的位置的机器人坐标系进行基于工件测量基准平面的位置转换，得到工件测量基准平面上的若干个空间点坐标为P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、……、P_n(x_n,y_n)；

步骤5，对于工件轮廓线为直线的位置区域，根据两点式方法建立该直线的方程以表示工件的外轮廓：

步骤6，对于工件轮廓线为圆弧的位置区域，选定圆弧轮廓上的若干个点，利用最小二乘法进行该工件圆形轮廓的拟合，具体方法如下，以选定6个点为例：

若该圆的圆心坐标为O(A,B)，半径为R，则

R²＝(x-A)²+(y-B)² (1)

R²＝x²-2Ax+A²+y²-2By+B² (2)

令a＝-2A,b＝-2B,c＝A²+B²-R²，则圆的曲线方程可写成

x²+y²+ax+by+c＝0 (3)

只需要求出参数a,b,c，即可得到圆心及半径：

若点坐标P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、……、P₆(x₆,y₆)中第i点到圆心的距离记为d_i，

d_i²＝(X_i-A)²+(Y_i-B)² (7)

则其与半径之间的误差为：

δ_i＝d_i²-R²＝X_i²+Y_i²+aX_i+bY_i+c (8)

6个点的误差和为：

由于Q(a,b,c)的每一项都大于等于0，所以存在大于或等于0的极小值，

Q(a,b,c)分别对参数a,b,c求偏导，然后令偏导数为0，即可求出极值点，

消去c

得

令

可得

0＝Ca+Db+E (25)

0＝Da+Gb+H (26)

由式(4)、(5)、(6)即可求得圆心O(A,B)和半径R，至此得到工件轮廓线为圆弧的位置区域的外轮廓表达方程；

步骤7，通过步骤5和步骤6的各段直线方程和圆参数方程的多点拟合，即可获取实际工件在某一个象限的轮廓的连续曲线。

3.根据权利要求2所述的一种检测方法，其特征在于，步骤2中，通过设置工具中心点建立测量头空间坐标系，获得测量头中心校坐标，然后用该测量头来获取产品或夹具上所需测量点的坐标参数。