一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法技术

一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，包括S1：建立工业机器人视觉伺服轨迹补偿的硬件组态，包含双目视觉传感器、工业机器人、以及安装在工业机器人上的铣削制孔末端；S2：将任一空间曲线确定为工业机器人加工轨迹，使用离线编程技术将加工轨迹分成多段直线，生成工业机器人执行的轨迹程序文件与多段直线的端点数据文件；S3：使用双目视觉传感器对工业机器人基坐标系、铣削制孔末端坐标系进行标定与视觉跟踪，得到铣削制孔末端坐标系相对于工业机器人基坐标系的实时位姿关系；S4：基于步骤S2和S3对机器人运动过程进行视觉伺服控制。通过上述方案提高了机器人轨迹精度，成功应用于加工铣削复合材料，满足铣削复材的精度要求。满足铣削复材的精度要求。满足铣削复材的精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人轨迹补偿
，特别涉及一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法。

技术介绍

[0002]航空航天工业作为国家的战略性产业，是经济、科技与国防的重要保障力量。工业机器人凭借其高度柔性化、低成本、高工作空间/占地面积比的优点，在航空航天领域有着广泛的运用，国外先进战斗机F
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22、F
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35，大型客机A380，B787，在其生产制造过程中，均已开始使用以工业机器人为主体的柔性自动化加工生产线，对飞机机身、机翼等大部件加工，大大提高了制造的效率、加工质量，也降低了成本。
[0003]然而，我国航空航天工业起步较晚，国内长期处于手工操作的低效率低精度模式，难以满足日益剧增的产量需求和质量要求。我国的工业机器人主要应用于一些精度不高的场合，如焊接、搬运、喷漆等低端领域。然而，航空航天制造业中的飞机大部件加工与装配往往需要很高的精度，由于机器人整体精度低，导致精度难以得到保证。
[0004]从国外飞机先进制造技术的大量运用可以看出，工业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立工业机器人视觉伺服轨迹补偿的硬件组态，包含双目视觉传感器、工业机器人、以及安装在工业机器人上的铣削制孔末端；S2：将任一空间曲线确定为工业机器人的加工轨迹，使用离线编程技术将加工轨迹微分解成多段直线，并生成工业机器人执行的轨迹程序文件与多段直线的端点数据文件；S3：使用双目视觉传感器对工业机器人基坐标系、铣削制孔末端坐标系进行标定与视觉跟踪，并得到铣削制孔末端坐标系相对于工业机器人基坐标系的实时位姿关系；S4：基于步骤S2和S3对工业机器人运动过程进行视觉伺服控制。2.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，其特征在于，在步骤S1中，所述双目视觉传感器景深与视觉范围覆盖工业机器人运动可达空间，工业机器人上安装的铣削制孔末端在运动可达空间以及双目视觉传感器的测量范围内进行活动。3.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，其特征在于，步骤S2的具体内容为：S21：在离线编程软件中定义任意一条空间曲线作为工业机器人执行轨迹，并对工业机器人进行运动仿真，保证铣削制孔末端在轨迹运动过程中，工业机器人不会发生姿态奇异与位姿不可达，以此得到工业机器人执行的轨迹程序文件；S22：在步骤S21的基础上，将空间曲线微分割成多段直线，单个直线长度视局部曲率而定，具体为：若空间曲线在一部分内为直线，则此部分单独设置为一个直线，不需要分割，而在曲率变化的部分将其微分成多段直线，以此得到多段直线的端点数据文件；S23：将步骤S21中的轨迹程序文件以及步骤S22中端点数据文件进行导出；其中，轨迹程序文件导入至工业机器人控制器中，用于指导工业机器人进行轨迹运动，直线的端点数据文件导入到上位机软件中，用于为轨迹补偿提供数据支撑。4.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，其特征在于，步骤S3的具体内容为：S31：使用双目视觉传感器对工业机器人基坐标系进行标定：在铣削制孔末端上粘贴至少5个靶标点，在保证工业机器人处于初始原点位置的基础上，驱动A1轴进行运动，双目视觉传感器跟踪靶标点位置，之后再次将机器人回到初始原点位置，驱动A2轴运动，双目视觉传感器跟踪靶标点位置，根据两次运动过程中双目视觉传感器跟踪到的靶标点位置序列，拟合出A1轴，A2轴共两个圆周，以此实现工业机器人基坐标系的标定；S32：使用双目视觉传感器对铣削制孔末端坐标系进行标定：在步骤S31的基础上，将工业机器人基坐标系设置为工作坐标系，使用Ctrack HandyProbe便携式光学三坐标测量仪对铣削制孔末端进行接触式测量，分别拟合一组点线面，进而建立工具坐标系；S33：建立视觉动态跟踪模型：在步骤S32的基础上，在工业机器人基座位置上粘贴至少5个靶标点，形成机器人基座的靶标点群，结合步骤S31中粘贴的铣削制孔末端靶标点群，得到两组靶标点群；将工业机器人基座靶标点群与工作坐标系固连，将铣削制孔末端靶标点群与工具坐标系固连；双目视觉传感器在跟踪靶标点群时，测量靶标点群所固连的坐标系在自身坐标系下的位姿，实现视觉动态跟踪；S34：根据步骤S33，分别测量工业机器人基座靶标点群所固连的工作坐标系在双目视觉传感器自身坐标系下的位姿、铣削制孔末端靶标点群所固连的工具坐标系在双目视觉传
感器自身坐标系下的位姿、工具坐标系相对于工作坐标系的位姿，并对采集的数据序列进行卡尔曼滤波，实现数据降噪与平滑。5.根据权利要求4所述的一种工业机器人视觉伺服轨迹补偿方法，其特征在于，在步骤S31中，根据拟合的A1轴，A2轴两个圆周，实现工业机器人基坐标系标定的具体内容为：根据拟合的A1轴，A2轴两个圆周，分别记为圆C1，圆C2，其圆心分别记为O1，O2；经过圆心O1，垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，王忠康，张奇，田威，孔玲怡，王品章，晏阳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：