本发明专利技术提供了工业机器人磨削、喷涂等加工自动化领域的一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置、系统及其方法，包括装夹工装、扫描定位板以及工业机器人；所述扫描定位板设置在所述工业机器人的端部，所述扫描定位板上设置有子母快换盘，所述装夹工装连接设置在所述子母快换盘上；所述扫描定位板上设置有靶座，所述靶座设有一个或多个，一个或多个所述靶座上周向设置在所述扫描定位板的底座上，所述靶座上对应设置有靶球。本发明专利技术解决了在对不同复杂曲面工件进行快换后扫描坐标转换情况下，保障了坐标转换关系和几何精度的稳定性，提高了工业机器人对复杂曲面工件标定、扫描快速性、通用性与实用性。用性与实用性。用性与实用性。
【技术实现步骤摘要】
复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置、系统及其方法
[0001]本专利技术涉及工业机器人磨削、喷涂等加工自动化领域，具体地，涉及一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置、系统及其方法。
技术介绍
[0002]目前，复杂曲面的自动化加工广泛存在于航空、航天、能源、医疗、五金等行业领域中。在机器人装夹不同复杂曲面工件扫描时，往往需要进行二次标定，以确认机器人、复杂曲面工件，以及装夹工装之间的相对关系。
[0003]目前主要采用的红宝石测头对特征点位标定、锥形光束多姿态校准定位、以及相机多方位拍照等以建立，而后进行扫描前还需要标定扫描仪、工业机器人特征电坐标关系，最后再进行扫描和通过第三方软件进行坐标转换。转换过程复杂、费时，且由于机器人运动绝对定位精度误差较大、复杂曲面工件上特征点的选取拟合误差等问题，造成几何精度稳定性较差。采用复杂曲面空间坐标与扫描坐标快速转换装置与方法可有效提升在工业机器人装夹不同复杂曲面工件时的坐标转换效率，并且可保证坐标转换关系和几何精度的稳定性。
[0004]经现有技术检索发现，中国专利技术专利公布号为CN109029322A，公开了一种全新数控机器人多坐标测量系统及测量方法，包括：具有拖拉示教功能的6轴机器人；该机器人的末端装配一红宝石测量头；其中，所述红宝石测量头的受力端设置一压力传感器；其中，该机器人包含：机器人本体及其上的6个伺服驱动器；程序控制系统，用于根据测量需求获得的红宝石测量头在不同采样点对应的机器人各伺服电机的状态数据，并据此及测量需求获得对应的测量数学模型，测量并计算出最终结果；人机交互单元，用于控制机器人的动作以控制红宝石测量头的采样，以及控制程序控制系统选取所述测量需求。该专利技术就存在上述相关问题。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置、系统及其方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，包括装夹工装、扫描定位板以及工业机器人；
[0007]所述扫描定位板设置在所述工业机器人的端部，所述扫描定位板上设置有子母快换盘，所述装夹工装连接设置在所述子母快换盘上；
[0008]所述扫描定位板上设置有靶座，所述靶座设有一个或多个，一个或多个所述靶座上周向设置在所述扫描定位板的底座上，所述靶座上对应设置有靶球。
[0009]一些实施方式中，所述子母快换盘包括子快换盘与母快换盘，所述子快换盘与所述装夹工装之间设置有快速放置板，所述子快换盘通过螺栓、定位销与所述快速放置板连接设置，所述子快换盘与所述母快换盘通过定位销固定连接设置，且所述子快换盘与所述
母快换盘之间设置有可在需要时通过通气脱开的胀紧球。
[0010]一些实施方式中，所述扫描定位板与所述母快换盘之间设置有快换盘转接板，所述快换盘转接板通过螺栓固定设置在所述扫描定位板上，所述快换盘转接板通过螺栓固定设置在所述母快换盘上。
[0011]一些实施方式中，所述装夹工装通过螺栓、定位销固定连接设置在所述装夹工装上，所述工业机器人包括法兰盘，所述扫描定位板通过螺栓固定设置在所述法兰盘上。
[0012]一些实施方式中，所述靶座设有八个，八个所述靶座周向固定设置在所述扫描定位板上。
[0013]一些实施方式中，所述靶球采用0.5”靶球设置。
[0014]一些实施方式中，所述靶球采用摄影扫描测量用靶球设置。
[0015]本专利技术还提供一种所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换系统，包括扫描器、机器人控制系统以及PC机，所述扫描器与所述机器人控制系统电信号连接，所述机器人控制系统上电信号连接激光跟踪仪，所述激光跟踪仪通过传输控制协议/网际协议将测量数据传输至所述PC机，所述扫描器通过传输控制协议/网际协议将三维点云数据传输至所述PC机，所述PC机输出人机交互、三维点云显示与重构界面、坐标转换算法。
[0016]本专利技术还提供一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置、系统的转换方法，具体包括以下步骤：步骤1.所述扫描定位板上安装设置八个所述靶座，并在所述靶座上安装所述0.5”靶球，以所述工业机器人底座中心点为原点，通过所述激光跟踪仪测量出所述扫描定位板上安装的八个所述0.5”靶球的中心点在以机器人底座中心点为原点的坐标系下的空间点位，即八个所述0.5”靶球的中心点在机器人坐标系下的坐标；
[0017]步骤2.将八个所述0.5”靶球更换成所述摄影扫描测量用靶球，所述摄影扫描测量用靶球固定设置在所述靶座上；接着将扫描定位板上固定设置的八个所述摄影扫描测量用靶球与装夹工装上的复杂曲面工件通过所述扫描器整体扫描；
[0018]步骤3.将三维点云数据和激光跟踪仪测量数据加载于所述PC机中，并由所述PC机坐标转换算法进行计算，建立机器人坐标系、激光跟踪仪下坐标系、扫描设备下坐标系之间的坐标转换关系，进而将不同复杂曲面工件点云扫描坐标系数据坐标快速转换到机器人坐标系下，以用于机器人控制。
[0019]一些实施方式中，在所述激光跟踪仪下获得的机器人坐标系下的所述靶球的中心点坐标，与在所述扫描设备整体扫描获得的所述摄影扫描测量用靶球中心点，通过坐标转换关系函数获取坐标转换关系，坐标转换关系函数为：
[0020][0021]其中，P
i
为机器人坐标系下的点空间坐标，P
i
'为扫描设备坐标系下的点空间坐标，N为用于空间坐标转换的点数量，U和V为正交矩阵，Λ为对角矩阵。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0023]1、本专利技术通过设置复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置以用于机器人控制，机械结构部分实现不同复杂曲面工件的装夹与快速更换，削减由于工业机器人更换工件带来的误差，可广泛应用于工业机器人柔性化、适应性磨削、喷涂等场合；
[0024]2、本专利技术通过设置复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换系统，将不同复杂曲面工件点云扫描坐标系数据坐标快速转换到机器人坐标系下，解决了在对不同复杂曲面工件进行快换后扫描坐标转换情况下，保障了坐标转换关系和几何精度的稳定性，提高了工业机器人对复杂曲面工件标定、扫描快速性、通用性与实用性。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术扫描定位板和靶球座的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术靶标点与复杂曲面工件坐标转换的方法示意图；
[0029]图4为本专利技术0.5”靶球的结构示意图；
[0030]图5为本专利技术摄影扫描测量用靶球的结构示意图；
[0031]图6为本专利技术复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换系统的结构示意图；
[0032]附图标记：
[0033]具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本专利技术进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，包括装夹工装(1)、扫描定位板(5)以及工业机器人(6)；所述扫描定位板(5)设置在所述工业机器人(6)的端部，所述扫描定位板(5)上设置有子母快换盘(3)，所述装夹工装(1)连接设置在所述子母快换盘(3)上；所述扫描定位板(5)上设置有靶座(7)，所述靶座(7)设有一个或多个，一个或多个所述靶座(7)上周向设置在所述扫描定位板(5)的底座上，所述靶座(7)上对应设置有靶球。2.根据权利要求1所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述子母快换盘(3)包括子快换盘与母快换盘，所述子快换盘与所述装夹工装(1)之间设置有快速放置板，所述子快换盘通过螺栓、定位销与所述快速放置板连接设置，所述子快换盘与所述母快换盘通过定位销固定连接设置，且所述子快换盘与所述母快换盘之间设置有可在需要时通过通气脱开的胀紧球。3.根据权利要求2所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述扫描定位板(5)与所述母快换盘之间设置有快换盘转接板(4)，所述快换盘转接板(4)通过螺栓固定设置在所述扫描定位板(5)上，所述快换盘转接板(4)通过螺栓固定设置在所述母快换盘上。4.根据权利要求1所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述装夹工装(1)通过螺栓、定位销固定连接设置在所述装夹工装(1)上，所述工业机器人(6)包括法兰盘，所述扫描定位板(5)通过螺栓固定设置在所述法兰盘上。5.根据权利要求1所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述靶座(7)设有八个，八个所述靶座(7)周向固定设置在所述扫描定位板(5)上。6.根据权利要求1所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述靶球采用0.5”靶球(8)设置。7.根据权利要求1所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换装置，其特征在于，所述靶球采用摄影扫描测量用靶球(9)设置。8.一种根据权利要求1
‑
7任意一项所述的复杂曲面空间坐标与扫描坐标转换系统，其特征在于，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王力，张冬冬，朱忠良，侯春杰，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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