一种构件的测量加工方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种构件的测量加工方法及系统，涉及大型构件建模测量技术领域，用于控制机器人、扫描仪、跟踪仪及加工工具，对构件进行测量加工，该方法包括：对构件的加工区域划分为多个子加工区域，分别构建机器人坐标系、扫描仪坐标系、加工工具坐标系、和跟踪仪坐标系；测量每个所述子加工区域的空间位置，得到所述扫描仪坐标系下的数据点，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构，得到构件模型；根据所述构件模型，结合所述机器人坐标系和所述加工工具坐标系，对所述机器人进行轨迹规划，并按所述轨迹对所述构件进行加工。本发明专利技术将所有测量数据集中于跟踪仪标定的坐标系中，并通过系统进行数据拼接，使得采集数据具有较高精确性与完整性。高精确性与完整性。高精确性与完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种构件的测量加工方法及系统


[0001]本专利技术属于大型构件建模测量及加工
，更具体地，涉及一种构件的测量加工系统。

技术介绍

[0002]大型构件存在尺寸大、加工面广等特点，传统加工机床由于加工范围限制而无法使用。而采用专有加工设备，将依据工件加工面进行设备的铺设，为保证加工范围覆盖工件，以及保证设备具备一定的强度、刚度和精度，将耗费大量的材料和人力进行设备铺设，且设备对于相比变化过大的工件将较难适应。
[0003]专利文献CN112146571A公开了一种针对大型构件的非基础式测量系统，其利用激光扫描仪与激光跟踪仪靶标同时安装于机器人末端，利用跟踪仪定位扫描仪坐标位置，从而完成对大型构件表面的扫描机数据拼接工作。另外，专利文献CN111238375A公开了一种基于激光跟踪仪的移动检测机器人大型构件外形重构方法，提出了一套理论方法进行大型构件的测量，实现了在虚拟环境下控制物理的移动检测机器人系统的方法。
[0004]但专利文献CN112146571A和专利文献CN111238375A仅描述用于测量的系统及方法，在实际运用过程中，测量系统用于服务加工过程，而测量系统如何配合加工系统，文献中均未说明。

技术实现思路

[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种构件的测量加工方法，用于控制机器人、扫描仪、跟踪仪及加工工具，对构件进行测量加工，包括：
[0006]对构件的加工区域划分为多个子加工区域，分别构建机器人坐标系、扫描仪坐标系、加工工具坐标系、和跟踪仪坐标系；
[0007]测量每个所述子加工区域的空间位置，得到所述扫描仪坐标系下的数据点，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构，得到构件模型；
[0008]根据所述构件模型，结合所述机器人坐标系和所述加工工具坐标系，对所述机器人进行轨迹规划，并按所述轨迹对所述构件进行加工。
[0009]进一步的，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构包括：
[0010]所述数据点的坐标为所述扫描仪坐标系下的坐标p3，将所述坐标p3转变为所述跟踪仪坐标系下的坐标p1，公式为：
[0011]T3‑1·
p3＝p1[0012]其中T3‑1为p3向p1转换的变换矩阵。
[0013]进一步的，还包括：
[0014]将所述坐标p1转变为所述加工工具坐标系下的轨迹点坐标p4，公式为：
[0015]T1‑4·
p1＝p4[0016]其中T1‑4为p1向p4转换的变换矩阵。
[0017]进一步的，对所述机器人进行轨迹规划包括：
[0018]将所述坐标p4转变为所述机器人坐标系下得机器人末端坐标点p2，公式为：
[0019]T4‑2·
p4＝p2[0020]其中T4‑2为p4向p2转换的变换矩阵；
[0021]加工过程中，所述机器人的轨迹点坐标为(x,y,z)，通过所述跟踪仪测量的实际坐标为(x
’
,y
’
,z
’
)，坐标误差值为(Δx,Δy,Δz)，公式为：
[0022][0023]根据所述坐标误差值(Δx,Δy,Δz)对机器人的所述轨迹进行修正。
[0024]进一步的，构建机器人坐标系之前还包括：将所述机器人各轴归零位。
[0025]本专利技术还提出一种构件的测量加工系统，用于控制机器人、扫描仪、跟踪仪及加工工具，对构件进行测量加工，包括：
[0026]构建坐标系模块，用于对构件的加工区域划分为多个子加工区域，分别构建机器人坐标系、扫描仪坐标系、加工工具坐标系、和跟踪仪坐标系；
[0027]获取构件模型模块，用于测量每个所述子加工区域的空间位置，得到所述扫描仪坐标系下的数据点，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构，得到构件模型；
[0028]加工模块，用于根据所述构件模型，结合所述机器人坐标系和所述加工工具坐标系，对所述机器人进行轨迹规划，并按所述轨迹对所述构件进行加工。
[0029]进一步的，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构包括：
[0030]所述数据点的坐标为所述扫描仪坐标系下的坐标p3，将所述坐标p3转变为所述跟踪仪坐标系下的坐标p1，公式为：
[0031]T3‑1·
p3＝p1[0032]其中T3‑1为p3向p1转换的变换矩阵。
[0033]进一步的，还包括：
[0034]将所述坐标p1转变为所述加工工具坐标系下的轨迹点坐标p4，公式为：
[0035]T1‑4·
p1＝p4[0036]其中T1‑4为p1向p4转换的变换矩阵。
[0037]进一步的，对所述机器人进行轨迹规划包括：
[0038]将所述坐标p4转变为所述机器人坐标系下得机器人末端坐标点p2，公式为：
[0039]T4‑2·
p4＝p2[0040]其中T4‑2为p4向p2转换的变换矩阵；
[0041]加工过程中，所述机器人的轨迹点坐标为(x,y,z)，通过所述跟踪仪测量的实际坐标为(x
’
,y
’
,z
’
)，坐标误差值为(Δx,Δy,Δz)，公式为：
[0042][0043]根据所述坐标误差值(Δx,Δy,Δz)对机器人的所述轨迹进行修正。
[0044]进一步的，构建机器人坐标系之前还包括：将所述机器人各轴归零位。
[0045]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0046]1.本专利技术采用较简单的加工单元对大型构件进行分区域加工，简单、灵活，可适应多种不同尺寸形状工件的加工需求。极大的减少了生产单位用于设备铺设上的成本与时间。
[0047]2.本专利技术将所有测量数据集中于跟踪仪标定的坐标系中，并通过系统进行数据拼接，使得采集数据具有较高精确性与完整性，同时也保证了个加工区域间加工误差的统一性。
[0048]3.本专利技术利用激光跟踪仪测量数据进行实时反馈，对加工路径实现闭环控制，将测量设备的高精度与机器人的灵活性有效的结合在一起。
附图说明
[0049]图1是本专利技术实施例1的方法的流程图；
[0050]图2是本专利技术实施例2的系统的结构图；
[0051]图3是本专利技术实施例3的测量加工的流程图；
[0052]图4是本专利技术实施例3的加工区域划分图；
[0053]图5是本专利技术实施例3的机器人标定图；
[0054]图6是本专利技术实施例3的加工面扫描图；
[0055]图7是本专利技术实施例3的加工路劲规划图；
[0056]图8是本专利技术实施例3的加工单元变换位置图。
具体实施方式
[0057]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0058]本专利技术提供的方法可以在如下的终端环境中实施，所述终端可以包括一个或多个如下部件：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构件的测量加工方法，用于控制机器人、扫描仪、跟踪仪及加工工具，对构件进行测量加工，其特征在于，包括：对构件的加工区域划分为多个子加工区域，分别构建机器人坐标系、扫描仪坐标系、加工工具坐标系、和跟踪仪坐标系；测量每个所述子加工区域的空间位置，得到所述扫描仪坐标系下的数据点，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构，得到构件模型；根据所述构件模型，结合所述机器人坐标系和所述加工工具坐标系，对所述机器人进行轨迹规划，并按所述轨迹对所述构件进行加工。2.如权利要求1所述的一种构件的测量加工方法，其特征在于，将所述数据点在所述跟踪仪坐标系下进行重构包括：所述数据点的坐标为所述扫描仪坐标系下的坐标p3，将所述坐标p3转变为所述跟踪仪坐标系下的坐标p1，公式为：T3‑1·
p3＝p1其中T3‑1为p3向p1转换的变换矩阵。3.如权利要求2所述的一种构件的测量加工方法，其特征在于，还包括：将所述坐标p1转变为所述加工工具坐标系下的轨迹点坐标p4，公式为：T1‑4·
p1＝p4其中T1‑4为p1向p4转换的变换矩阵。4.如权利要求3所述的一种构件的测量加工方法，其特征在于，对所述机器人进行轨迹规划包括：将所述坐标p4转变为所述机器人坐标系下得机器人末端坐标点p2，公式为：T4‑2·
p4＝p2其中T4‑2为p4向p2转换的变换矩阵；加工过程中，所述机器人的轨迹点坐标为(x,y,z)，通过所述跟踪仪测量的实际坐标为(x
’
,y
’
,z
’
)，坐标误差值为(Δx,Δy,Δz)，公式为：根据所述坐标误差值(Δx,Δy,Δz)对机器人的所述轨迹进行修正。5.如权利要求1所述的一种构件的测量加工方法，其特征在于，构建机器人坐标系之前还包括：将所述机器人各轴归零位。6.一种构件的测量加工系统，用于控制机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶松涛，严思杰，徐小虎，李睿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：