本发明专利技术涉及智能机器人轮毂打磨技术领域，具体涉及一种机器人末端执行器标定方法及装置。标定方法：标定机器人世界坐标系与地面的姿态；标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态；调整机器人视觉模块相对地面的姿态；通过对心机构对轮毂进行定心；通过标定机构标定标定圆柱在工具坐标系中的位姿；机器人末端执行器采集九个标定孔的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数值；机器人视觉模块采集标定板上九个标定孔在像素坐标系下的坐标数值，获得像素坐标系到机器人世界坐标系的坐标转换矩阵；机器人视觉模块采集轮毂筋窗图像，获得轮毂筋窗在机器人世界坐标系中的点云数据坐标数值。本发明专利技术对轮毂打磨部位深浅均匀，符合工艺要求，匹配熟练技术工人效果。练技术工人效果。练技术工人效果。
【技术实现步骤摘要】
一种机器人末端执行器标定方法及装置
[0001]本专利技术涉及智能机器人轮毂打磨
，具体涉及一种机器人末端执行器标定方法及装置。
技术介绍
[0002]在汽车轮毂的加工制造过程中，表面打磨抛光是十分重要的一道工序，传统做法是利用数控机床对轮毂进行打磨加工，但由于轮毂形状复杂，导致轮毂待打磨区域的打磨轨迹复杂、作业空间十分狭小，若采用数控机床对轮毂某些复杂区域进行打磨加工，由于设备本身自由度及操作度的限制，可能存在加工盲区。因此，针对打磨轨迹复杂且操作空间受限的轮毂打磨区域，目前多采用人工打磨的方式，这必然存在加工效率低、加工精度低的问题，也无法满足现代智能工厂的应用需要。
[0003]在模具制造行业，65％的模具型腔为曲面，其中自由曲面占40％。自由曲面使得模具结构更加紧凑，减轻了模具的重量，同时提高了模具的使用寿命。目前，汽车轮毂模具市场前景很好，但轮毂模具的抛光主要还是依赖于人工完成，所以工人的技术和熟练度将大大影响抛光质量。另外，模具材料、热处理方式、原始表面状态、抛光工具材料等因素对抛光质量都有影响。
[0004]针对于抛光表面质量的均匀性，材料内的夹杂、气孔以及待抛光零件表面硬度的不均匀性和特性不同对抛光表面的不均匀性产生较大的影响。轮毂模具的成型过程毛坯需要经过粗加工、热处理、精加工、手工挫毛边以及抛光研磨处理。手工抛光存在着劳动强度大、效率低、耗时长、加工质量不稳定等缺点，因此采用工业机器人抛光轮毂模具受到广泛关注。
[0005]目前，铸件曲面在铣削工序后，表面通常会留下很深的刀痕，尤其针对曲面型腔零件铣削。模具表面质量直接决定了其产品的表面质量和使用寿命，所以在铣削工序后，必须进行打磨。传统模具人工打磨，模具型腔抛光一般分为三道工序，分别是粗抛，半精抛和精抛。粗抛光一般首先进行人工打磨将铣刀留下的刀痕去掉。半精抛光，一般使用粒度较小的砂纸进行磨削，针对于曲面零件的抛光，人工打磨采用砂纸时需要采用柔软的木棍实现微量均匀磨削。精抛光过程中需要使用到研磨膏，为了实现镜面效果一般采用两步进行研磨。
[0006]镜面抛光的表面粗糙度等级分为四级，最后进行测量来检验是否实现预期标准等级。替代人工手工打磨抛光后，轮毂模具曲面型腔抛光效率低，轮毂模具表面粗糙度高的问题急需解决。
[0007]为此，针对轮毂中打磨空间受限、打磨路径复杂区域的打磨作业，现有技术采用单个工业机器人替代人工进行自动化打磨加工，以提高加工效率，但是如果标定精度不足，会让智能轮毂打磨机器人末端执行器的打磨头如去毛刺铣刀，对轮毂进行智能打磨作业，打磨部位深浅不均匀，不符合工艺要求，难以匹配熟练技术工人效果，无法满足生产加工要求。
技术实现思路
[0008]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种机器人末端执行器标定方法及装置，以解决现有技术采用单个工业机器人打磨加工，标定精度不足，使打磨头的打磨部位深浅不均匀，不符合工艺要求，无法满足生产加工要求的问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术一实施例提供一种机器人末端执行器标定方法，包括以下步骤：调平机器人的底座，标定机器人世界坐标系与地面的姿态；调平动力输送线，标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态；将标定板放置在轮毂上表面，标定板具有九个标定孔；调整机器人视觉模块相对地面的姿态；通过对心机构对轮毂进行定心；通过标定机构标定机器人末端执行器上的标定圆柱在工具坐标系中的位姿；机器人末端执行器带动标定圆柱移动至标定板上的九个标定孔处，分别采集九个标定孔的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数值；机器人视觉模块采集标定板上九个标定孔在像素坐标系下的坐标数值，从而获得像素坐标系到机器人世界坐标系的坐标转换矩阵；机器人视觉模块采集轮毂的筋窗图像，从而根据坐标转换矩阵获得轮毂筋窗在机器人世界坐标系中的点云数据坐标数值。
[0010]在一种可能实现的方式中，所述标定机构包括分别沿X轴和Y轴方向设置的两组标定组件；通过两组所述标定组件分别检测标定圆柱的轴线在工具坐标系的X、Y轴方向的偏移角度，根据偏移角度调整标定圆柱的位姿，使标定圆柱的轴线与工具坐标系的Z轴重合。
[0011]在一种可能实现的方式中，所述标定组件包括沿高度方向设置于千分表支架上的两个千分表及沿高度方向设置于标定L件上的两个中间圆柱，两个中间圆柱与两个千分表一一对应；中间圆柱的两端分别设有接触圆柱和非接触圆柱，非接触圆柱与千分表相对应，中间圆柱靠近接触圆柱的一端套设有弹簧，弹簧的两端分别与接触圆柱和标定L件抵接。
[0012]在一种可能实现的方式中，所述标定机构对标定圆柱进行位姿标定的过程，包括以下步骤：标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定；标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定；标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定。
[0013]在一种可能实现的方式中，所述标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定过程是：所述机器人末端执行器带动标定圆柱绕工具坐标系的Y轴转动，使标定圆柱靠进沿X轴方向设置的一组标定组件中的两个接触圆柱，通过塞尺检测两个接触圆柱端面在X轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距差值，根据该间距差值调整标定圆柱绕Y轴线转动的角度，使两个接触圆柱端面在X轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距相等。
[0014]在一种可能实现的方式中，所述标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定过程是：
所述机器人末端执行器带动标定圆柱绕工具坐标系的X轴转动，使标定圆柱靠进沿Y轴方向设置的另一组标定组件中的两个接触圆柱，通过塞尺检测两个接触圆柱端面在Y轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距差值，根据该间距差值调整标定圆柱绕X轴转动的角度，使两个接触圆柱端面在Y轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距相等。
[0015]在一种可能实现的方式中，所述标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定过程是：所述机器人末端执行器驱动标定圆柱下移，使标定圆柱下端的标定尖接触标定板，且标定圆柱的外表面挤压两组所述标定组件中的四个千分表；所述机器人末端执行器驱动标定圆柱绕自身轴线转动，通过四个千分表读取跳动值，根据四个千分表读取的跳动值调整标定圆柱的位姿，使四个千分表读取的跳动值在设定范围内，从而实现标定圆柱的轴线与工具坐标系的Z轴重合。
[0016]在一种可能实现的方式中，所述机器人带动所述标定圆柱触碰一个标定孔上的不同三个点，通过三点定圆心坐标，从而获得所述标定孔在机器人世界坐标系下的坐标数值。
[0017]本专利技术另一实施例提供一种机器人末端执行器标定装置，包括标定机构、末端执行器、机器人、底座、动力输送线、对心机构、标定板、视觉支架及视觉模块，其中底座和视觉支架分别设置于动力输送线的两侧，机器人设置于底座上，且执行末端设置末端执行器，末端执行器上设有标定圆柱；对心机构设置于动力输送线上，对心机构用于对轮毂进行定心；标定板放置在轮毂上，标定板具有九个标定孔；标定机构设置于标定板上，标定机构用于标定标定圆柱在工具坐标系中的位姿；视觉模块包括姿态调整装置、相机和视觉光源，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人末端执行器标定方法，其特征在于，包括以下步骤：调平机器人的底座，标定机器人世界坐标系与地面的姿态；调平动力输送线，标定轮毂在机器人世界坐标系的姿态；将标定板放置在轮毂上表面，标定板具有九个标定孔；调整机器人视觉模块相对地面的姿态；通过对心机构对轮毂进行定心；通过标定机构标定机器人末端执行器上的标定圆柱在工具坐标系中的位姿；机器人末端执行器带动标定圆柱移动至标定板上的九个标定孔处，分别采集九个标定孔的圆心在机器人世界坐标系下的坐标数值；机器人视觉模块采集标定板上九个标定孔在像素坐标系下的坐标数值，从而获得像素坐标系到机器人世界坐标系的坐标转换矩阵；机器人视觉模块采集轮毂的筋窗图像，从而根据坐标转换矩阵获得轮毂筋窗在机器人世界坐标系中的点云数据坐标数值。2.根据权利要求1所述的机器人末端执行器标定方法，其特征在于，所述标定机构包括分别沿X轴和Y轴方向设置的两组标定组件；通过两组所述标定组件分别检测标定圆柱的轴线在工具坐标系的X、Y轴方向的偏移角度，根据偏移角度调整标定圆柱的位姿，使标定圆柱的轴线与工具坐标系的Z轴重合。3.根据权利要求2所述的机器人末端执行器标定方法，其特征在于，所述标定组件包括沿高度方向设置于千分表支架上的两个千分表及沿高度方向设置于标定L件上的两个中间圆柱，两个中间圆柱与两个千分表一一对应；中间圆柱的两端分别设有接触圆柱和非接触圆柱，非接触圆柱与千分表相对应，中间圆柱靠近接触圆柱的一端套设有弹簧，弹簧的两端分别与接触圆柱和标定L件抵接。4.根据权利要求3所述的机器人末端执行器标定方法，其特征在于，所述标定机构对标定圆柱进行位姿标定的过程，包括以下步骤：标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定；标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定；标定圆柱在工具坐标系的Z轴方向的位姿标定。5.根据权利要求4所述的机器人末端执行器标定方法，其特征在于，所述标定圆柱在工具坐标系的X轴方向的位姿标定过程是：所述机器人末端执行器带动标定圆柱绕工具坐标系的Y轴转动，使标定圆柱靠进沿X轴方向设置的一组标定组件中的两个接触圆柱，通过塞尺检测两个接触圆柱端面在X轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距差值，根据该间距差值调整标定圆柱绕Y轴线转动的角度，使两个接触圆柱端面在X轴方向与标定圆柱的外表面之间的间距相等。6.根据权利要求4所述的机器人末端执行器标定方法，其特征在于，所述标定圆柱在工具坐标系的Y轴方向的位姿标定过程是：所述机器人末端执行器带动标...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭海冰，苗利，王金涛，赵森，朱维金，马英凯，陈雷，
申请(专利权)人：天津新松机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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