【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人接触式测量，具体而言，涉及一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法。
技术介绍
1、在产品对接装配中，空间中心位置相对偏差、空间姿态相对偏差、空间周向角度相对偏差是影响产品装配的重要参数，直接影响到产品装配的成功与否。传统的高精度接触式测量往往采用三坐标测量设备、绝对机械臂设备、工业机器人接触式测量设备，由于三坐标测量设备的体积大、重量大、自由度较少、标定复杂的缺点，降低了产品适应性；绝对机械臂测量设备，需要人工手持作业，难以适应自动化测量要求；工业机器人接触式测量设备的体积较大、重量较大，且无法进行人机协作。由于具有自动化、人机协作性高、空间作业范围大、柔性高、精度高、产品适应性强、环境适应性强等特点，接触式六轴协作测量机器人在自动化对接装配过程中得到研究和应用。考虑到待测产品具有不同尺寸以及不同特征，如内止口、外止口、平面、通孔、螺纹孔等，需要在接触式六轴协作测量机器人法兰末端安装测杆，在测杆的不同位置安装不同的接触式测针。由于在进行对接装配参数测量时，通常需要不同测针协同测点并计算偏差。
2、测针工具坐标系(tcp)标定主要可分为标准试件法、固定基准试点法。标准试件法是依赖人眼，使法兰工具对准测点好的基准点完成标定，随机性大、标定精度较低。固定基准点法需额外附加非接触测量设备获取基准点的位置，预先对外部基准与机器人基座标系之间的关系进行标定，往往需在不同位置进行多次基准点标定，标定复杂度较高
3、有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路>
1、本专利技术的目的在于提供一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，解决测针工具坐标系标定经度低且标定复杂度高的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、提供一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，包括以下步骤：在接触式六轴协作测量机器人的底部固定标准球；根据标准球的拟合直径与标准球的实际直径之间的偏差，对接触式六轴协作测量机器人的每一个测针的校准直径进行迭代校正，得到每一个测针的校准直径；根据多种机器人姿态下的主测针球心坐标的偏差，对主测针的工具坐标系进行迭代校正，得到主测针的工具坐标系；根据星型测针球心坐标相对于主测针球心坐标的偏差，对星型测针的工具坐标系进行迭代校正，得到星型测针的工具坐标系。
4、进一步的，获取每一个测针的校准直径包括以下步骤：在标准球上布置多个固定测点；将每一个测针的校准直径初始值赋值为对应的标称直径，并执行a1-a5；a1：利用测针分别采集每一个固定测点对应的坐标，得到多个测点坐标数据；a2：对多个测点坐标数据进行最小二乘拟合，得到标准球的拟合直径；a3：获取标准球的拟合直径与当前校准直径的直径偏差；a4：设置直径偏差阈值；a5：将直径偏差与直径偏差阈值比较；若直径偏差＞直径偏差阈值，则利用直径偏差更新测针的当前校准直径，返回a1；若直径偏差≤直径偏差阈值，则以测针的当前校准直径作为测针的最终校准直径。
5、进一步的，标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差的计算模型表达式为δdi＝fdi-d0-di，其中，δdi表示标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差，fdi表示标准球的拟合直径，d0表示标准球的标称直径，di表示第i个测针的校准直径，i表示测针序号，i＝1,2,…,n，n表示接触式六轴协作测量机器人的测针数量。
6、进一步的，多个固定测点包括：位于标准球顶部的1个固定测点和沿标准球周向均匀分布的多个固定测点。
7、进一步的，获取主测针的工具坐标系包括以下步骤：设置接触式六轴协作测量机器人的多种机器人姿态；b1：获取每一种机器人姿态下对应的标准球的球心坐标，得到标准球的多组球心坐标；b2：根据多组球心坐标获取主测针球心的球心坐标偏差；b3：设置第一球心坐标偏差阈值；b4：将球心坐标偏差与第一球心坐标偏差阈值比较；若球心坐标偏差＞第一球心坐标偏差阈值，则利用球心坐标偏差更新主测针当前的工具坐标系，返回b1；若球心坐标偏差≤第一球心坐标偏差阈值，则以主测针当前的工具坐标系作为主测针最终的工具坐标系。
8、进一步的，主测针球心的球心坐标偏差的计算模型表达式为其中，表示主测针球心在x坐标轴上的坐标偏差，表示主测针球心在y坐标轴上的坐标偏差，表示主测针球心在z坐标轴上的坐标偏差，表示在第一种机器人姿态时标准球球心在x轴上的坐标，表示在第二种机器人姿态时标准球球心在x轴上的坐标，表示在第一种机器人姿态时标准球球心在y轴上的坐标，表示在第三种机器人姿态时标准球球心在z轴上的坐标，表示在第四种机器人姿态时标准球球心在z轴上的坐标；
9、更新后主测针的工具坐标系的表达为其中，表示主测针球心在x坐标轴上的坐标，表示主测针球心在y坐标轴上的坐标，表示主测针球心在z坐标轴上的坐标。
10、进一步的，b1中，获取每一种机器人姿态下对应的标准球的球心坐标，包括以下步骤：b11：利用主测针沿当前的工具坐标系分别采集每个固定测点的坐标，得到多个测点坐标数据；b12：对测点坐标数据进行最小二乘拟合，得到标准球的球心坐标。
11、进一步的，机器人姿态的种类数≥4。
12、进一步的，获取星型测针的工具坐标系包括以下步骤：c1：根据b11和b12所述方法获取标准球的第一球心坐标；c2：利用星型测针沿对应的当前工具坐标系分别采集每个固定测点的坐标，得到对应的多个测点坐标数据；对星型测针测得的多个测点坐标数据进行最小二乘拟合，得到标准球的第二球心坐标；c3：根据第一球心坐标和第二球心坐标获取星型测针球心坐标相对于主测针球心坐标之间的球心坐标偏差；c4：设置第二球心坐标偏差阈值；c5：将c3获得的球心坐标偏差与第二球心坐标偏差阈值比较；若c3获得的球心坐标偏差＞第二球心坐标偏差阈值，则利用第二球心坐标偏差更新星型测针的当前工具坐标系，返回c1；若c3获得的球心坐标偏差≤第二球心坐标偏差阈值，则以星型测针的当前工具坐标系作为星型测针最终的工具坐标系。
13、进一步的，星型测针球心坐标相对于主测针球心坐标之间的球心坐标偏差的计算模型表达式为：其中，表示第k个星型测针球心在x坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在y坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在z坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在x坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在y坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在z坐标轴上的坐标，表示主测球心在x坐标轴上的坐标，表示主测球心在y坐标轴上的坐标，表示主测球心在z坐标轴上的坐标，k表示星型测针序号，m表示接触式六轴协作测量机器人的星型测针数量；更新后星型测针的工具坐标系的表达式为其中，表示第k个星型测针球心在x坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在y坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在z坐标轴上的坐标。
14、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：以标准球为测量参照物，利用测量值的偏差和迭代更新的方式分别对测针的校准直径、主测针的工具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，获取每一个测针的校准直径包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差的计算模型表达式为Δdi＝fdi-D0-di，其中，Δdi表示标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差，fdi表示标准球的拟合直径，D0表示标准球的标称直径，di表示第i个测针的校准直径，i表示测针序号，i＝1,2,…,n，n表示接触式六轴协作测量机器人的测针数量。
4.根据权利要求2或3所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，多个固定测点包括：位于标准球顶部的1个固定测点和沿标准球周向均匀分布的多个固定测点。
5.根据权利要求2或3所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，获取主测针的工具坐标系包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种接触式六轴协
7.根据权利要求6所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，B1中，获取每一种机器人姿态下对应的标准球的球心坐标，包括以下步骤：
8.根据权利要求6或7所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，机器人姿态的种类数≥4。
9.根据权利要求7所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，获取星型测针的工具坐标系包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，星型测针球心坐标相对于主测针球心坐标之间的球心坐标偏差的计算模型表达式为：其中，表示第k个星型测针球心在x坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在y坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在z坐标轴上的坐标偏差，表示第k个星型测针球心在x坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在y坐标轴上的坐标，表示第k个星型测针球心在z坐标轴上的坐标，表示主测球心在x坐标轴上的坐标，表示主测球心在y坐标轴上的坐标，表示主测球心在z坐标轴上的坐标，k表示星型测针序号，m表示接触式六轴协作测量机器人的星型测针数量；
...【技术特征摘要】
1.一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，获取每一个测针的校准直径包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差的计算模型表达式为δdi＝fdi-d0-di，其中，δdi表示标准球的拟合直径与标准球的标称直径的直径偏差，fdi表示标准球的拟合直径，d0表示标准球的标称直径，di表示第i个测针的校准直径，i表示测针序号，i＝1,2,…,n，n表示接触式六轴协作测量机器人的测针数量。
4.根据权利要求2或3所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，多个固定测点包括：位于标准球顶部的1个固定测点和沿标准球周向均匀分布的多个固定测点。
5.根据权利要求2或3所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，获取主测针的工具坐标系包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种接触式六轴协作测量机器人测针在位校正方法，其特征在于，主测针球心的球心坐标偏差的计算模型表达式为其中，表示主测针球心在x坐标轴上的坐标偏差，表示主测针球心在y坐标轴上的坐标偏差，表示主测针球心在z坐标轴上的坐标偏差，表示在第一种机器人姿态时标准球球心在x轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：于长志，陈东生，张连新，岳晓斌，李炼，李代扬，宋颖慧，刘广民，郑永成，高境泽，伍帆，李鸿伟，李浩妍，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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