一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法技术

本发明专利技术属于自动化装配领域，具体说是一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法，包括以下步骤：对零件进行测量，获取零件的关键点坐标以及机器人夹爪的当前位置；通过Solidworks对零件及装配体建立模型；将零件2装配端接入装配体零件3模型，根据零件1和零件2配合关系，确定零件1相对于零件2的空间位置；创建出装配体零件3的模型，并根据装配体零件3的模型确定装配体零件3的加工尺寸；获取夹爪在机器人坐标系的位置；最后将夹爪及零件1引导至装配体零件3装配位置，完成装配。本发明专利技术的方法针对于关键点坐标的定位精度高，且操作方便，可实现大批量的自动装配，解决了当前技术效率低，且人为测量不精准的问题。且人为测量不精准的问题。且人为测量不精准的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法


[0001]本专利技术属于自动化装配领域，具体说是一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的发展，新一代的消费者对自由和个性的追求使他们享有越来越多的特权，标准化正在被定制化取代，我们迎来了一个新工业生产时代。因此，在产品制造过程中经常会遇到产品形状特征无法保证一致的问题，尤其是自动化装配领域，产品几何形状不一致是制约装配过程自动化的一个瓶颈问题；由于焊接件的一致性较差，导致每一个产品的连接件具有一定差异性，导致无法实现机器人自动装配，目前生产方式为由人工首先将工件摆放到装配位置，采用激光跟踪仪进行测量，根据测量值人工进行位置调整，效率低，劳动强度大，并且产品质量受工人的操作习惯影响较大。因此，提出一种方法用来解决当装配零件一致性不能保证的情况下实现自动化装配尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供一种性能稳定、体积小、成本低、功耗小的电动车用智能锂离子电池管理系统，以克服上述电池管理系统的缺陷。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种差异化零件自动装配的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]1)对零件1和零件2进行测量，获取零件1和零件2基于机器人坐标系的关键点坐标、以及获取机器人夹爪基于夹爪坐标系的当前位置；
[0006]2)根据零件1和零件2基于机器人坐标系的关键点坐标，通过Solidworks建立零件1模型、零件2模型以及装配体零件3模型；
[0007]3)将零件2装配端接入装配体零件3模型，并将零件2的坐标系和装配体零件3的坐标系重合；根据零件1和零件2配合关系，确定零件1相对于零件2的空间位置；
[0008]4)读取装配体零件3模型，根据零件1相对于零件2的空间位置，创建出装配体零件3的模型，并根据装配体零件3的模型确定装配体零件3的加工尺寸；
[0009]5)获取夹爪在机器人坐标系的位置；
[0010]6)根据步骤3)零件1相对于零件2的空间位置以及步骤4)中装配体零件3 的加工尺寸，将夹爪及零件1引导至装配体零件3装配位置，完成装配。
[0011]所述步骤1)，具体为：
[0012]1‑
1)机器人夹持弯管三坐标测量机对零件1进行测量，获取零件1的关键点基于弯管三坐标测量机坐标系的关键点坐标；
[0013]1‑
2)将零件1的关键点基于弯管三坐标测量机坐标系的位置进行坐标变换，变换至零件1基于机器人坐标系下的关键点坐标；
[0014]1‑
3)机器人读取机器人末端法兰位姿，获取末端法兰的位姿信息，并将位姿信息
转换为夹爪绑定的关键点坐标，用于表示机器人夹爪基于夹爪坐标系的当前位置；
[0015]1‑
4)将零件2固定在装配工位上，以使零件2的测量坐标系与机器人坐标系一致，并通过线激光测量仪对零件2进行测量，获取零件2关键点在基于机器人坐标系中的位置。
[0016]所述关键点，包括：
[0017]选取零件1和零件2的直管末端关键点P3、P7；
[0018]选取零件1和零件2的弯管末端关键点P6、P11；
[0019]选取零件1和零件2的直管与弯管结合处关键点P4、P8；
[0020]选取零件1和零件2的装配端关键点P5、P12；
[0021]选取零件1和零件2的对应的其余直管或弯管首末端为关键点P1、P2和 P9、P10。
[0022]步骤3)，所述根据配合关系，确定零件1相对于零件2的空间位置，包括以下步骤：
[0023]3‑
1)设定零件1的线段p3p4与零件2的线段p7p8平行；设定线段p3p4 与线段p7p8的距离为L2；
[0024]3‑
2)将零件1的线段p3p4与线段p1p2进行叉乘运算，并将线段p3p4沿叉乘结果平移，得到p7p8的空间位置，此时p1和P9之间的距离为L1；得到零件 1的空间位置，进而确定零件1相对于零件2的相对位置关系。
[0025]所述步骤4)，具体为：
[0026]4‑
1)设定p5指向p6方向的向量1，p12指向p11方向的向量2；获取p5 与p12之间的距离L3，及装配体零件3的长度；
[0027]4‑
2)根据向量1和向量2以及距离L3，并结合装配体的形状信息对装配体进行建模，得到最终装配体零件3的模型。
[0028]所述步骤5)包括以下步骤：
[0029]5‑
1)根据零件1相对于零件2的空间位置以及机器人末端法兰的位姿信息，获取此时夹爪R1、R2、R3的绑定的关键点坐标；
[0030]其中，R1为夹爪坐标系的圆心，R2为x方向上一点，R3为z方向上一点；
[0031]5‑
2)通过x方向向量和z方向向量叉乘得到y方向向量；即：得到夹爪基于夹爪坐标系下的坐标(XB，YB，ZB)；
[0032]5‑
3)获取夹爪坐标系与机器人坐标系之间的旋转矩阵；
[0033]5‑
4)将旋转矩阵转换为机器人识别矩阵，并得到夹爪在机器人坐标系中的位置；
[0034]5‑
5)根据得到夹爪在机器人坐标系中的位置，将夹爪及零件1引导至装配位置。
[0035]所述步骤5
‑
3)，具体为：
[0036]夹爪坐标系与机器人坐标系之间的旋转矩阵：
[0037][0038]其中，为B坐标系主轴方向在A坐标系中的单位矢量，为A坐
标系主轴方向。
[0039]步骤5
‑
4)中，所述将旋转矩阵转换为机器人识别矩阵，具体为：
[0040]工业机器人的TCP坐标通常是由一个位置坐标和三个角度值表示，即X、 Y、Z、α、β、γ；
[0041]即机器人识别矩阵：
[0042][0043]其中，α为绕Z轴的旋转角度，β为绕Y轴的旋转角度，γ为绕X的旋转角度，s、c为识别矩阵的变换参数。
[0044]通过机器人识别矩阵获取α、β、γ，R1的坐标值为(X，Y，Z)，即夹爪在机器人坐标系中的位置为(X，Y，Z，α，β，γ)。
[0045]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0046]1.本专利技术的方法针对于关键点坐标的定位精度高，且操作方便，可实现大批量的自动装配，解决了当前技术效率低，且人为测量不精准的问题。
[0047]2.本专利技术的方法通过对零件1和零件2之间的建模，根据零件1和零件的相对位置关系确立装配体零件3的模型，通过加工装配体零件3的模型，可实现完美适配零件1和零件2。
[0048]3.本申请的方法可适用于任何差异化零件的自动装配，实现装配端口不同导致无法迅速量产的问题。
附图说明
[0049]图1是本专利技术的差异化零件装配示意图；
[0050]图2是本专利技术的差异化零件装配前关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对零件1和零件2进行测量，获取零件1和零件2基于机器人坐标系的关键点坐标、以及获取机器人夹爪基于夹爪坐标系的当前位置；2)根据零件1和零件2基于机器人坐标系的关键点坐标，通过Solidworks建立零件1模型、零件2模型以及装配体零件3模型；3)将零件2装配端接入装配体零件3模型，并将零件2的坐标系和装配体零件3的坐标系重合；根据零件1和零件2配合关系，确定零件1相对于零件2的空间位置；4)读取装配体零件3模型，根据零件1相对于零件2的空间位置，创建出装配体零件3的模型，并根据装配体零件3的模型确定装配体零件3的加工尺寸；5)获取夹爪在机器人坐标系的位置；6)根据步骤3)零件1相对于零件2的空间位置以及步骤4)中装配体零件3的加工尺寸，将夹爪及零件1引导至装配体零件3装配位置，完成装配。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法，其特征在于，所述步骤1)，具体为：1
‑
1)机器人夹持弯管三坐标测量机对零件1进行测量，获取零件1的关键点基于弯管三坐标测量机坐标系的关键点坐标；1
‑
2)将零件1的关键点基于弯管三坐标测量机坐标系的位置进行坐标变换，变换至零件1基于机器人坐标系下的关键点坐标；1
‑
3)机器人读取机器人末端法兰位姿，获取末端法兰的位姿信息，并将位姿信息转换为夹爪绑定的关键点坐标，用于表示机器人夹爪基于夹爪坐标系的当前位置；1
‑
4)将零件2固定在装配工位上，以使零件2的测量坐标系与机器人坐标系一致，并通过线激光测量仪对零件2进行测量，获取零件2关键点在基于机器人坐标系中的位置。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法，其特征在于，所述关键点，包括：选取零件1和零件2的直管末端关键点P3、P7；选取零件1和零件2的弯管末端关键点P6、P11；选取零件1和零件2的直管与弯管结合处关键点P4、P8；选取零件1和零件2的装配端关键点P5、P12；选取零件1和零件2的对应的其余直管或弯管首末端为关键点P1、P2和P9、P10。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟设计的差异化零件自动装配的实现方法，其特征在于，步骤3)，所述根据配合关系，确定零件1相对于零件2的空间位置，包括以下步骤：3
‑
1)设定零件1的线段p3p4与零件2的线段p7p8平行；设定线段...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜劲松，孙宏浩，尹健，郭锐，杨旭，王伟，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：