[发明专利]光学加工工具标定方法、装置、计算机设备及可读存储介质

说明书

本发明实施例中提供一种基于激光跟踪仪的机器人光学加工工具标定方法、装置、计算机设备及可读存储介质，基于加工工具的几何外形特征通过激光跟踪仪完成加工工具坐标系的粗调，精调工具坐标系的姿态使其与机器人法兰坐标系平行，对工具坐标系的姿态进行微调，同时进一步修正工具工作点相对于法兰盘中心点的偏置量，保证加工过程工具位姿的准确性。基于加工工具的几何外形尺寸，利用激光跟踪仪不仅高精度的标定了加工工具工作点相对于机器人法兰坐标系的位姿转换关系，准确标定了加工工具的工作面姿态，又进一步修正加工工具工作点相对于机器人法兰中心点的位置转换关系。通过粗调、精调与微调的相结合的方法，实现了工具坐标系的准确标定。

技术领域

本发明涉及机器人标定领域，特别涉及一种基于激光跟踪仪的机器人光学加工工具标定方法、装置、计算机设备及可读存储介质。

背景技术

近年来随着机器人技术的成熟，越来越多的六自由度工业机器人被用于中低加工精度的光学加工领域中，代替传统的数控机床作为运动执行机构。六自由度工业机器人相比于数控机床，其优势在于：设备成本低，有利于降低加工成本；设备自由度高，提高了加工工具的姿态的准确性，有利于面形误差的收敛；占地面积小、空间利用率高，有利于加工设备的批量化配置。现在工业机器人主要与小磨头加工技术、气囊加工技术等光学加工技术相结合，这已经成为了光学加工领域对机器人的主要应用方式。

将光学加工工具（如小磨头、气囊）与机器人相结合时，需要对工具进行标定，建立工具坐标系与机器人法兰坐标系的转换关系，实现机器人与加工工具的联动。目前对这些加工工具的标定主要采用“四点标定法”或者“五点标定法”，但该方法依赖于人工的操作经验，并且标定精度较低，影响加工时工具位姿的准确性。

现在对机器人工具坐标系的标定，主要的采用的方法为“四点标定法”或者“五点标定法”，具体操作是：在机器人工作区域内放置一尖点，操作人员驱动机器人使工具中心点对准该尖点，保持工具中心点位置不变，变换工具的姿态，共记录四次或五次，即可通过机器人的内置程序自动生成工具坐标系的参数，完成工具坐标系的标定。从上述标动过程可以看出这种“四点标定法”或者“五点标定法”依赖于操作人员的经验，标定精度较低，并且该方法仅仅只是对工具加工点的位姿进行标定，无法实现对工具整体的位姿进行标定。对于光学加工而言，需要的是加工工具工作面与被加工点及被加工区域的吻合。因此对于目前常用的“四点标定法”或者“五点标定法”的缺点，该专利提出了一种基于激光跟踪的加工工具标定方法，该方法可以高精度的标定加工工具的中心点位姿，并且可以有效标定并校正由于硬件的加工误差、装配误差以及机器人姿态误差等因素导致的加工工具工作面的姿态误差，同时进一步的修正加工工具中心点的标定精度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中提供一种基于激光跟踪仪的机器人光学加工工具标定方法及装置。

第一方面，本发明提供一种基于激光跟踪仪的机器人光学加工工具标定方法，包括：

基于预先搭建的机器人末端法兰盘坐标系{F}建立激光跟踪仪的测量坐标系{M}，并使得所述测量坐标系{M}与末端法兰盘坐标系{F}平行，所述机器人的末端法兰盘的第一中心点坐标(x₀,y₀,z₀)；

根据光学加工工具的第二中心点坐标确定抛光轮相对于所述第一中心点坐标的第一偏置量，完成粗调操作；

调节所述光学加工工具的工作坐标系与所述末端法兰坐标系平行，对所述光学加工工具的零位姿态进行调整并修正所述第二中心点坐标与所述第一中心点坐标的第二偏置量，完成标定。

作为一种可选的方案，所述光学加工工具为小磨头加工模块，所述根据光学加工工具的第二中心点坐标确定抛光轮相对于所述第一中心点坐标的第一偏置量，包括：