[发明专利]基于空间点误差修正的两工件自动对准方法

摘要

基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，涉及两工件的自动对准方法。本发明首先利用测量仪器建立第二工件理想坐标系Base1，在机械臂末端夹持带有尖端的标定件，在标定件尖端标定出工具坐标系tool1；然后在机械臂末端安装第一工件并使两个工件对准移动，通过tool1确定实际工件坐标系Base2；得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base2下的坐标P′，并用测量仪器得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base1下的坐标P，根据Base2的X、Y、Z轴在Base1中的方向信息得到两坐标系之间的旋转矩阵R，计算出Base1和Base2之间的平移矩阵T，取平均值；根据R和T对两工件之间的误差进行修正，通过控制机械臂对第一工件、第二工件进行自动对准。本发明用于机器人安装工件时工件的自动对准。

主权项

1.基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，所述的两工件需要对准的面能够重合，其特征在于，所述的基于空间点误差修正的两工件自动对准方法，包括以下步骤：步骤1、第二工件的理想坐标系的建立：第二工件安装在小工作台的夹持工具的末端，小工作台的夹持工具朝向机械臂，利用测量仪器测得第二工件夹持外侧一端的中心以及法向量，将测量仪器的测量坐标系的原点建立在第二工件夹持外侧一端的中心；以第二工件夹持外侧一端的中心为原点，以第二工件夹持外侧一端的中心的法向量为X轴向量，Y、Z轴的建立满足右手定则，建立第二工件理想坐标系Base1；步骤2、工具坐标系的标定：步骤2.1、在机械臂末端夹持带有尖端的标定件；步骤2.2、手动控制机械臂使夹持的标定件尖端以任意四种姿态触大工作台上同一标记点，在标定件尖端标定出工具坐标系tool1；步骤3、实际工件坐标系Base2的标定：步骤3.1、撤去标定件，在机械臂末端安装第一工件；步骤3.2、使小工作台回归零位；步骤3.3、手动控制机械臂移动，使第一工件夹持外侧一端的中心与第二工件夹持外侧一端的中心对准，确保第一工件、第二工件的中心线重合；步骤3.4、移动小工作台到任意位置，重复步骤3.3；步骤3.5、针对步骤3.3和步骤3.4所对应的机械臂末端，两次中心线重合时假设机械臂末端设有标定件，得到的标定件的尖端在工具坐标系tool1中的连线定为实际工件坐标系Base2的X轴正方向；步骤3.6、手动控制机械臂，将第一工件夹持外侧一端的中心移动到Base2的X轴空间上方某点，过该点作X轴的垂线，即为Base2的Y轴；定义实际工件坐标系Base2的Y轴正方向；步骤3.7、根据Base2的XY平面及右手定则，确定出Base2的Z轴正方向，确定实际工件坐标系Base2；步骤4、获取修正信息并修正：步骤4.1、将机械臂坐标系tool0的原点移至第一工件的夹持外侧一端中心处；步骤4.2、在Base2坐标系下，机械臂末端沿Base2的X轴移动若干个位置；能够得到若干个位置处对应的第一工件夹持外侧一端的中心在Base2下的坐标P′；步骤4.3、使用测量仪器分别测量出机械臂末端沿Base2的X轴移动若干个位置处对应的第一工件夹持外侧一端的中心，得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base1下的坐标P，将这若干个夹持外侧一端的中心坐标拟合成一条直线，该直线方向向量即为Base2的X轴在Base1中的方向信息；步骤4.4、在Base2坐标系下，机械臂末端沿Base2的Y轴移动若干个位置；能够得到若干个位置处对应的第一工件夹持外侧一端的中心在Base2下的坐标P′；步骤4.5、使用测量仪器分别测量出机械臂末端沿Base2的Y轴移动若干个位置处对应的第一工件夹持外侧一端的中心，得到第一工件夹持外侧一端的中心在Base1下的坐标P，将这若干个夹持外侧一端的中心坐标拟合成一条直线，该直线方向向量即为Base2的Y轴在Base1中的方向信息；步骤4.6、将Base2的X、Y轴向量叉乘得到Base2的Z轴在Base1中的方向信息；根据Base2的X、Y、Z轴在Base1中的方向信息能够得到两坐标系之间的旋转矩阵R；步骤4.7、利用旋转矩阵R和步骤4.2至4.5中所述若干个位置处对应的第一工件夹持外侧一端的中心在Base1和Base2下的坐标计算出Base1和Base2之间的平移矩阵T，取平均值；步骤4.8、根据旋转矩阵R和平移矩阵T对两工件之间的误差进行修正，通过控制机械臂对第一工件、第二工件进行自动对准。