一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法技术

本发明专利技术公开了一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法，属于工业机器人技术应用领域；所述方法包括：标定激光传感器信号触发点，建立激光坐标系；激光传感器测量工件，初步定位工件，建立工件坐标系；激光传感器测量轴承端面和基准面，精确调整工件坐标系位置；激光扫描识别软带打磨区域边界，计算打磨区域位置；本方法通过建立激光坐标系对工件进行初步测量定位，在此基础上对工件进行精确定位；根据工件定位信息采用激光扫描的方式确定加工区域位置；以此解决机器人对大型轴承类工件定位调整困难的问题，提高机器人对大型轴承定位的精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法


[0001]本专利技术涉及工业机器人应用
，具体涉及一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法。

技术介绍

[0002]大型重载轴承滚道存在软带区域(未淬火区)，软带的综合机械性能比淬火区域差。为避免轴承软带区域在工作过程中因承载失效，一般需要将软带打磨成一定形状。在使用机器人打磨轴承软带时，工件的定位精度决定着打磨质量的优劣和工作效率的高低。大型轴承尺寸较大，对其进行精确定位较困难，并且耗时较长。由于机器人受工作空间限制，并且综合运动精度较差，所以利用机器人定位大型工件更加困难。因此需要对机器人定位大型工件进行研究与实现，提高机器人定位工件的精度。

技术实现思路

[0003]针对以上问题，本专利技术提供一种机器人定位轴承的方法，在机器人末端安装松下HG
‑
C系列或基恩士IL/LK系列激光位移传感器(以下简称激光传感器)。利用激光传感器对轴承进行非接触式测量，根据测量结果定位轴承，并通过激光传感器的触发功能对打磨区域进行扫描识别。本方法可以解决机器人较难定位大型轴承类工件的问题，提高机器人对工件的定位精度，减少定位时间。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供的一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法。具体步骤如下：
[0006]步骤1：标定激光传感器信号触发点P1，建立激光坐标系{B}；
[0007]步骤2：激光传感器测量工件，初步定位工件，建立工件坐标系{C}；
[0008]步骤3：激光传感器测量轴承端面D和基准面E，获取并处理测量点的测量结果与位置信息，精确调整工件坐标系{C}的原点位置；
[0009]步骤4：利用激光传感器的信号触发功能，激光扫描识别软带打磨区域边界，记录其位置信息，计算打磨区域位置。
[0010]在步骤1中，为建立激光坐标系{B}，具体步骤如下：
[0011]步骤A1：设定激光传感器信号触发位置。在激光传感器的测量范围a～b内设定信号触发点P1的位移为x1，即当测量位移x≤x1(或x≥x1)时，输出一个触发信号。
[0012]步骤A2：利用机器人建立工具坐标系的功能，记录点P1在机器人末端坐标系{A}中的位置矢量
A
P1＝[
A
x1，
A
y1，
A
z1]T
。在激光传感器测量范围内的激光线上选择一点P2，记录点P2在机器人末端坐标系{A}中的位置矢量
A
P2＝[
A
x2，
A
y2，
A
z2]T
。此时在坐标系{A}中，激光线的方向矢量为
A
P
12
＝
A
P2‑
A
P1，将激光线方向设置为激光坐标系{B}的x轴方向，旋转角度可由下式计算：
[0013][0014][0015]其中A是坐标系{B}绕坐标系{A}的z轴旋转角度，B是坐标系{B}绕坐标系{A}的y轴旋转角度，
[0016]在执行步骤2时，具体步骤如下：
[0017]步骤B1：根据工件规格及工件的大致位置信息确定激光测量范围，测量起始位置在轴承外部(或内部)，激光线垂直于轴承端面D，激光源距离轴承端面的位移L1≤x1。激光源平行于轴承端面逐渐向轴承靠近，当激光线刚触碰轴承端面时，产生触发信号，机器人记录此位置。重复以上操作，再测量2个点，3点之间的相互距离尽可能大，由3个点的坐标确定圆心C0在机器人世界坐标系{W}的x、y方向上的坐标分别为x0和y0。
[0018]步骤B2：将激光源移动至轴承端面D的上方，保证激光线与轴承端面垂直，距离L1＞x1，激光源逐渐靠近轴承端面，直至机器人收到激光触发信号，记录此时坐标系{B}在坐标系{W}的z方向上的坐标z0。圆心C0(x0，y0，z0)即是工件坐标系{C}的原点，坐标系{C}的坐标轴方向与坐标系{W}同向。
[0019]在步骤3中对圆心C0的坐标进行精确调整，具体步骤如下：
[0020]步骤C1：用激光传感器对基准面E进行测量。在测量起始位置放置可以吸附在工件上的物体M，厚度为h，在平面z＝
W
z
B
上，激光线垂直基准面E绕轴承轴线l0：进行圆弧路径测量，激光源与基准面E的距离为L2，满足x1＜L2＜x1+h，，当激光触碰到吸附物时，产生触发信号，机器人记录该点位置。根据公式l
c
＝r
c
θ
c
确定测量区域对应的圆心角θ
c
，l
c
是测量区域长度，r
c
是测量区域的半径。在测量区域采集n个点的测量信息，相邻测量点的圆心角为计算每个测量点的位置信息，对测量点进行激光测量，将测量点的测量结果和位置信息保存并传送至上位机。
[0021]步骤C2：上位机根据测量点N
i
的位置信息求解坐标系{B}相对于坐标系{W}的齐次变换矩阵根据测量点N
i
的测量位移x
2i
，进行以下坐标变换：
[0022][0023]其中
A
N
i
＝[x
2i
‑
x
1 0 0 1]T
，
W
N
i
＝[
W
x
i W
y
i W
z
i 1]T
，(
W
x
i
，
W
y
i
，
W
z
i
)是点N
i
在坐标系{W}中的坐标。
[0024]将n个测量点两两组合，共有组，已知测量区域半径r和一组测量点N
i
和N
j
(j≠i)坐标，根据以下方程：
[0025][0026]其中X
lim
，Y
lim
分别是x，y的限制条件，决定圆心位置。求解平面z＝
W
z
B
上组圆心坐标，计算这些圆心坐标的平均值将C0坐标调整为
[0027]步骤C3：轴承内径为R1，外径为R2，将激光线垂直于轴承端面D，激光线与轴承轴线l1：之间的距离为R3，R1＜R3＜R2，激光以半径R3绕l1测量轴承端面，测量方式同步骤C1。将测量结果传送至上位机。得到n组e
i
＝x2
i
‑
x1，计算其均值为则工件坐标系{C}的原点坐标为
[0028]在步骤4中，以工件坐标系{C}为基坐标系，采用上述步骤C1的激光扫描方式对基准面E进行扫描，确定打磨区域的位置信息，完成轴承打磨定位。
[0029]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0030]本专利技术提供的一种轴承软带打磨机器人的工件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承软带打磨机器人的工件定位方法，其特征在于：采用松下HG
‑
C系列或基恩士IL/LK系列激光位移传感器(以下简称激光传感器)对工件进行测量定位，包括以下步骤：步骤1：标定激光传感器信号触发点P1，建立激光坐标系{B}；步骤2：激光传感器测量工件，初步定位工件，建立工件坐标系{C}；步骤3：激光传感器测量轴承端面D和基准面E，获取并处理测量点的测量结果与位置信息，精确调整工件坐标系{C}的原点位置；步骤4：利用激光传感器的信号触发功能，激光扫描识别软带打磨区域边界，记录其位置信息，计算打磨区域位置。2.根据权利要求1所述的轴承软带打磨机器人的工件定位方法，其特征在于，步骤1包括：步骤A1：在激光传感器的测量范围a～b内设定信号触发点P1，P1的位移为x1，当测量值x≤x1(或x≥x1)时，输出一个触发信号；步骤A2：利用机器人建立工具坐标系的功能，记录点P1在机器人末端坐标系{A}中的位置矢量
A
P1＝[
A
x1,
A
y1,
A
z1]
T
；在激光传感器测量范围内的激光线上选择一点P2，记录点P2在机器人末端坐标系{A}中的位置矢量
A
P2＝[
A
x2,
A
y2,
A
z2]
T
；在坐标系{A}中激光线的方向矢量为
A
P
12
＝
A
P2‑
A
P1，将激光线方向设置为激光坐标系{B}的x轴方向，旋转角度可由下式计算：，将激光线方向设置为激光坐标系{B}的x轴方向，旋转角度可由下式计算：其中A是坐标系{B}绕坐标系{A}的z轴旋转角度，B是坐标系{B}绕坐标系{A}的y轴旋转角度，3.如权利要求1所述的轴承软带打磨机器人的工件定位方法，其特征在于，步骤2包括：步骤B1：激光测量的起始位置在轴承外部(或内部)，激光线垂直于轴承端面D，激光源距离轴承端面的位移L1≤x1；激光源平行于轴承端面逐渐靠近轴承，当激光线刚触碰轴承端面时，产生触发信号，机器人记录此时的位置；再测量2个点位，3个点之间的相互距离尽可能大，由3点的坐标确定轴承端面圆心C0在机器人世界坐标系{W}的x和y方向上的坐标分别为x0和y0；步骤B2：将激光源移动至轴承端面D上方，激光线与轴承端面垂直，L1＞x1，激光源逐渐垂直靠近轴承端面，直至机器人收到激光触发信号，记录此时坐标系{B}在坐标系{W}的z方向上的坐标z0，圆心C0(x0,y0,z0)即是工件坐标系{C}的原点，坐标系{C}的坐标轴方向与坐标系{W}同向。4.根据权利要求1所述的轴承软带打磨机器人的工件定位方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤C1：在基准面E的测量起始位置上放置可以吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔君君，丁亚凯，张浩，胡孟成，
申请(专利权)人：南京工大数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：