一种对接工件的姿态测量方法技术

本发明专利技术涉及一种对接工件的姿态测量方法，包括如下步骤：步骤一：利用标定工装在工件上粘贴特征图形标签；步骤二：拆下标定工装，对接端工件移动至对接工位；步骤三：测量相机测量，系统根据测量的纵向偏移量计算两工件间y轴、z轴方向偏移量以及绕x轴的角度偏差值α；步骤四：对接端工件移动消除步骤三中偏差；步骤五：测量相机测量，系统根据测量的横向偏移量计算对接端工件绕y轴的角度偏差值β和绕z轴的角度偏差值θ；步骤六：对接端工件移动消除步骤五中偏差；步骤七：测量相机测量，系统根据测量的横向偏移量计算两工件间x轴方向偏移量；步骤八：对接端工件移动消除步骤七中偏差。本发明专利技术测量调整精度大大提高，且使用灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种对接工件的姿态测量方法
本专利技术涉及自动化生产
，具体地说是一种对接工件的姿态测量方法。
技术介绍
目前，对于两个工件的六自由度自动对接的测量一般采用多组激光位移传感器进行外部定位及测量，但采用激光位移传感器进行测量时，每组传感器只能用于检测移动工件的一个自由度变化，而且这种测量方法对传感器的安装位置有所限制，同时对被测量工件外形加工精度要求严格，当工件形状不规则或者外形加工精度较低时，难以准确给出两个工件之间的位置姿态关系，特别是当用于定位的销钉、销孔在工件内部、不便于被检测到时，使用传统的测量方法难以实施。过去，对于这种工件对接过程经常依靠人工观察，经反复调整才能达到准确对接，且需要多位工人共同配合，调节时间长且测量精度受肉眼观察影响较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对接工件的姿态测量方法，通过标定工装将需要对接的销钉和销孔的位置关系平移到工件的外表面上，并通过三组测量相机完成测量，每组测量相机提供出工件外表面特征图形标签的横向、纵向距离数据，从而计算出两个工件的整体姿态差并进行调整。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种对接工件的姿态测量方法，对接端工件为六自由度移动工件，基准端工件为固定工件，包括标定工装、特征图形标签和三组测量相机，包括如下步骤：步骤一：将标定工装分别安装在需要对接的对接端工件和基准端工件上，根据标定工装上的基准线对应的位置，在所述对接端工件和基准端工件上粘贴特征图形标签；步骤二：拆卸下标定工装，对接端工件移动至对接工位；步骤三：通过安装在对接工位左侧、下侧、右侧的三组测量相机进行第一次测量，检测对应特征图形标签的位置关系，并输出每个特征图形标签的横向(x轴方向)和纵向(y轴方向)坐标数据以及偏移量，系统根据各组测量相机测量的纵向偏移量计算出两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，以及对接端工件(1)绕x轴的角度偏差值α；步骤四：对接端工件移动消除两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，并旋转消除对接端工件绕x轴的角度偏差值α；步骤五：各个测量相机进行第二次测量，系统根据三组测量相机测量出来的横向偏移量计算出对接端工件绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件绕z轴的角度偏差值θ；步骤六：对接端工件移动，消除对接端工件绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件绕z轴的角度偏差值θ；步骤七：各个测量相机第三次测量，系统根据各组测量相机测量出来的横向偏移量计算出两工件间x轴方向的偏移量；步骤八：对接端工件移动消除两工件间x轴方向的偏移量，完成调整。步骤三中，先根据三组测量相机输出的纵向偏移量计算出共有的偏差值作为滚转量a，下侧测量相机测量的纵坐标数据减去滚转量a作为两工件在y轴方向的偏移量，左侧测量相机和右侧测量相机测量的纵坐标数据减去滚转量a后取均值作为两工件z轴方向的偏移量，对接端工件绕x轴的角度偏差值α为其中D为对接端工件直径。步骤五中，左侧测量相机和右侧测量相机测量的横向偏移量取均值，然后下侧测量相机测量的横向偏移量减去所述均值后得出β倾角在工件下侧所产生的夹缝差b，对接端工件绕y轴的角度偏差值左侧测量相机和右侧测量相机测量的横向偏移量取均值为θ倾角在工件左右两侧所产生的夹缝差c，对接端工件绕z轴的角度偏差值其中D为对接端工件直径。步骤七中，各组测量相机测量出来的横向偏移量取均值作为两工件间x轴方向的偏移量。所述标定工装的左侧、下侧和右侧均设有基准线，所述特征图形标签上设有粘贴基准线,且粘贴时所述粘贴基准线与标定工装上对应的基准线对齐。所述特征图形标签上设有位置探测图形、定位点和粘贴基准线。对接工位左侧、下侧和右侧均设有测量相机，且左侧测量相机、下侧测量相机和右侧测量相机与工件间的距离相等。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术通过标定工装将需要对接的销钉和销孔的位置关系平移到工件的外表面上，并通过三组测量相机测量工件外表面特征图形标签的横向、纵向距离数据，从而计算出两个工件的整体姿态差并进行调整，测量和调整精度大大提高。2、本专利技术所用工具包括标定工装、特征图形标签和三组测量相机，相比于激光位移传感器等方式，所用设备较少，且使用灵活。附图说明图1为本专利技术的示意图，图2为图1中的特征图形标签示意图。其中，1.对接端工件，2.对接端工件对接面，3.标定工装，4.销钉，5.基准端工件对接面，6.销孔，7.特征图形标签，71为位置探测图形，72为定位点，73为粘贴基准线，8.右侧测量相机，9.基准端工件，10.左侧测量相机，11.下侧测量相机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1所示，本专利技术包括标定工装3、特征图形标签7和三组测量相机，本专利技术用于实现对接的两个工件中，对接端工件1为可以六个自由度移动的工件，比如通过六自由度直线单元机构控制移动，驱动对接端工件1移动的装置为本领域公知技术，基准端工件9为固定工件。本专利技术测量的目的是为了确保具有销钉4的对接端工件对接面2与具有销孔6的基准端工件对接面5实现对接贴合，由于工件表面加工精度的原因，不能确保工件表面与内部的销钉、销孔有明确的对应关系，即无法通过工件表面的三维图形检测实现姿态的测量。如图1所示，所述标定工装3上设有与对接端工件1上的销钉4相对应的一组销孔，在所述标定工装3的左侧、下侧和右侧均设有基准线用于确定特征图形标签7在对接端工件1和基准端工件9上的粘贴位置，且标定工装3上的各基准线与工装中心相连的形成的三条直线中，任意相邻两条直线夹角均为直角。所述标定工装3为高精度加工，且基准线位置与工件上的销钉、销孔位置具有对应关系。如图2所示，特征图形标签7上设有位置探测图形71、定位点72和粘贴基准线73,其中向工件7上粘贴特征图形标签7时，所述粘贴基准线73与标定工装3上的基准线对齐。如图1所示，在对接工位上，在两个工件的左侧、下侧和右侧均设有测量相机，且左侧测量相机10、下侧测量相机11和右侧测量相机8与工件间的距离相等且要保证相互垂直，各个测量相机分别与工件左侧、下侧和右侧的特征图形标签7对应，每个测量相机可以提供出特征图形标签7上的定位点72的横纵向坐标数据和横纵向偏移量，其中相机外壳窄边方向(x轴方向)为横向检测结果，相机外壳长边方向(y轴方向)为纵向检测结果。所述测量相机为本领域公知技术。本专利技术的测量步骤具体如下：步骤一：将标定工装3分别安装在需要对接的两个工件上，并根据标定工装3上的基准线粘贴特征图形标签7。其中标定工装3可直接放置在具有销钉4的对接端工件对接面2上，标定工装3放置在基准端工件对接面5上时，可通过插入若干个辅助销钉实现标定工装3在基准端工件对接面5上的固定，然后进行粘贴。步骤二：特征图形标签7粘贴完毕后，拆卸下标定工装3，对接端工件1前移使对接端工件对接面2上的销钉4与基准端工件对接面5上的销孔处于临近对接状态的对接工位处，由于测量相机的检测范围有限，并且检测范围扩大将降低测量精度，所以要保证待对接的两个工件靠近并放置在同一个轴线上。步骤三：根据机器视觉原理，通过安装在工件左侧、下侧、右侧的三组测量相机进行第一次测量，检测对应特征图形标签7的位置关系，三组测量相机分别输出此时特征图形标签7的横向(x轴方向)和纵向(y轴方向)坐标数据以及偏移量。由于两工件在y轴方向和z轴方向存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对接工件的姿态测量方法，对接端工件为六自由度移动工件，基准端工件为固定工件，其特征在于：包括标定工装(3)、特征图形标签(7)和三组测量相机，包括如下步骤：步骤一：将标定工装(3)分别安装在需要对接的对接端工件(1)和基准端工件(9)上，根据标定工装(3)上的基准线对应的位置，在所述对接端工件(1)和基准端工件(9)上粘贴特征图形标签(7)；步骤二：拆卸下标定工装(3)，对接端工件(1)移动至对接工位；步骤三：通过安装在对接工位左侧、下侧、右侧的三组测量相机进行第一次测量，检测对应特征图形标签(7)的位置关系，并输出每个特征图形标签(7)的横向(x轴方向)和纵向(y轴方向)坐标数据以及偏移量，系统根据各组测量相机测量的纵向偏移量计算出两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，以及对接端工件(1)绕x轴的角度偏差值α；步骤四：对接端工件(1)移动消除两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，并旋转消除对接端工件(1)绕x轴的角度偏差值α；步骤五：各个测量相机进行第二次测量，系统根据三组测量相机测量出来的横向偏移量计算出对接端工件(1)绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件(1)绕z轴的角度偏差值θ；步骤六：对接端工件(1)移动，消除对接端工件(1)绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件(1)绕z轴的角度偏差值θ；步骤七：各个测量相机第三次测量，系统根据各组测量相机测量出来的横向偏移量计算出两工件间x轴方向的偏移量；步骤八：对接端工件(1)移动消除两工件间x轴方向的偏移量，完成调整。...

【技术特征摘要】
1.一种对接工件的姿态测量方法，对接端工件为六自由度移动工件，基准端工件为固定工件，其特征在于：包括标定工装(3)、特征图形标签(7)和三组测量相机，包括如下步骤：步骤一：将标定工装(3)分别安装在需要对接的对接端工件(1)和基准端工件(9)上，根据标定工装(3)上的基准线对应的位置，在所述对接端工件(1)和基准端工件(9)上粘贴特征图形标签(7)；步骤二：拆卸下标定工装(3)，对接端工件(1)移动至对接工位；步骤三：通过安装在对接工位左侧、下侧、右侧的三组测量相机进行第一次测量，检测对应特征图形标签(7)的位置关系，并输出每个特征图形标签(7)的横向(x轴方向)和纵向(y轴方向)坐标数据以及偏移量，系统根据各组测量相机测量的纵向偏移量计算出两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，以及对接端工件(1)绕x轴的角度偏差值α；步骤四：对接端工件(1)移动消除两工件间y轴方向和z轴方向的偏移量，并旋转消除对接端工件(1)绕x轴的角度偏差值α；步骤五：各个测量相机进行第二次测量，系统根据三组测量相机测量出来的横向偏移量计算出对接端工件(1)绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件(1)绕z轴的角度偏差值θ；步骤六：对接端工件(1)移动，消除对接端工件(1)绕y轴的角度偏差值β以及对接端工件(1)绕z轴的角度偏差值θ；步骤七：各个测量相机第三次测量，系统根据各组测量相机测量出来的横向偏移量计算出两工件间x轴方向的偏移量；步骤八：对接端工件(1)移动消除两工件间x轴方向的偏移量，完成调整。2.根据权利要求1所述的对接工件的姿态测量方法，其特征在于：步骤三中，先根据三组测量相机输出的纵向偏移量计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，汪洵，曹智荀，丁振宇，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21