一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法技术

本发明专利技术公开了一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，S1、确定机械臂的初始位置和工作范围；设置机械臂的高度参数、防抖动参数、机械臂旋转轴角度偏移量阈值；S2、根据S1步骤设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时即通过自动激光出光来进行自动除漆；S3、在进行步骤S2的除漆过程中，机械臂的控制器根据每个激光测距仪的实时量测信息、激光输出装置的高度与宽度、高度参数以及防抖动参数、角度偏移量阈值参数，来计算机械臂z轴及其旋转轴w轴、p轴方向的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；解决了现有的激光清洗装置，不能自动调节激光输出装置与待加工设备表面保持平行，影响清洗效果的问题。影响清洗效果的问题。影响清洗效果的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法


[0001]本专利技术属于机械
，具体涉及一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法。

技术介绍

[0002]传统的除漆方法会产生粉尘污染、污染环境、对设备造成损害、影响新油漆喷涂效果等不良效果。近几年新发展起来的激光除漆技术是一种“绿色、环保”除漆工艺，具有无须接触、无须研磨、不引入额外杂质以及适用于各种非常规材料等特点，与传统的除漆方式相比，激光除漆技术具有5大优势：(1)绿色、环保，不对环境造成污染；(2)不对设备造成损害；(3)除漆效果好；(4)适用范围广，适用不同类型的设备、不同的油漆厚度；(5)运行和维护成本低。
[0003]市场上现有的激光清洗装置，在控制激光在待加工设备表面移动时，不能自动调节激光输出装置与待加工设备表面保持平行，导致在凹凸不平表面上激光焦距改变，影响清洗效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，以解决现有的激光清洗装置，不能自动调节激光输出装置与待加工设备表面保持平行，影响清洗效果的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，其基于一激光除漆装置，激光除漆装置包括机械臂、及设置在机械臂一端的激光输出装置，在激光输出装置上设置四个激光测距仪，每个激光测距仪均位于激光输出装置和待除漆面之间、且每个激光测距仪在与待除漆面的垂直方向距离相等；
[0006]机械臂姿态自适应调整方法包括如下步骤：/>[0007]S1、确定机械臂的初始位置和工作范围；设置机械臂的高度参数、防抖动参数、机械臂旋转轴角度偏移量阈值；
[0008]高度参数为各个激光测距仪组成的平面与待除漆面之间的距离；防抖动参数为机械臂垂直待除漆面方向偏移量阈值；
[0009]S2、根据S1步骤设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时即通过自动激光出光来进行自动除漆；
[0010]S3、在进行步骤S2的除漆过程中，机械臂的控制器根据每个激光测距仪的实时量测信息、激光输出装置的高度与宽度、高度参数以及防抖动参数、角度偏移量阈值参数，来计算机械臂z轴及其旋转轴w轴、p轴方向的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；
[0011]其中，激光输出装置中心为坐标系原点，以每道工序行进方向为x轴正方向，以机械臂上移方向为y轴正方向，垂直待除漆面方向为z轴方向，w轴为围绕x轴的旋转方向，p轴为围绕y轴的旋转方向；实时量测信息为各个激光测距仪距离待除漆面的实际距离。
[0012]进一步的，激光除漆装置包括：
[0013]一机械臂，其上具有控制器；
[0014]一激光输出装置，其一端设置激光发射头，其另一端连接至机械臂上；
[0015]一防护罩，为空心壳体，其间隔设置在激光输出装置发射激光的一侧，防护罩上、靠近激光输出装置的侧面开有激光通过孔，靠近待除漆工作面的侧面设为敞口；激光穿过孔和敞口连通形成激光通过的路径，用于使得激光依次经过激光穿过孔和敞口到达待除漆工作面；
[0016]至少四个激光测距仪，设置在防护罩的敞口端外壁面外侧；
[0017]激光测距仪，用于测量其到待除漆工作面的实际距离，并将实际距离反馈至机械臂的控制器中；控制器，用于接收实际距离，并将实际距离与其内预设的目标距离进行对比，并在实际距离与目标距离出现偏差时对机械臂的位置进行调整。
[0018]进一步的，步骤S1中，工作范围设置包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；
[0019]通过示教器在标准直角坐标系下，移动机械臂在待除漆面选取一个初始点 A(x,y,z)；设置每道工序的工作距离为d，以及完成每道工序后机械臂的上移距离为m，第一道工序的起点为初始点A，则终点为B(x+d,y,z)；第二道工序的起点为C(x,y+m,z)，终点为D(x+d,y+m,z)；以此类推，第n道工序的起点为 [x,y+(n
‑
1)*m,z]，终点为[x+(n
‑
1)*d,y+(n
‑
1)*m,z]。
[0020]进一步的，步骤S1中，激光输出装置的激光光束出口与待除漆面之间的激光焦距为d1，四个激光测距仪组成的平面、与激光光束出口在z轴方向的距离为 d2，则机械臂需要保持的高度参数为d3＝d1‑
d2。
[0021]进一步的，四个激光测距仪具体为：第一激光测距仪1和第三激光测距仪3 分别位于激光输出装置5宽度方向的两侧，第二激光测距仪2和第四激光测距仪 4分别位于激光输出装置5高度方向的两侧；
[0022]则步骤S3中，设第一至第四激光测距仪分别得到的实时量测信息为h1、 h2、h3和h4，高度参数为d3，则机械臂在z轴方向的偏移量为
[0023]将机械臂的姿态表示成(x,y,z,w,p,r)，其中，(x,y,z)表示机械臂目标姿态相对于参考坐标系的笛卡尔坐标，(w,p,r)表示机械臂沿参考坐标系x，y，z轴的转角；
[0024]则机械臂p轴的角度反馈量为
[0025]其中，h1，h3分别表示沿着x轴布置的两个激光测距仪的测量值，W为激光输出装置的宽；
[0026]则机械臂w轴的角度反馈量为
[0027]其中，h2，h4分别表示沿着y轴布置的两个激光测距仪的测量值，H为激光输出装置的高；
[0028]则机械臂的偏移量表示为(0，0,Δz,Δw,Δp,0)，将机械臂的偏移量输入机械臂
的控制器，实现实时对机械臂相对姿态的控制。
[0029]进一步的，设定w轴与p轴的机械臂旋转轴角度偏移量阈值为δα：
[0030]如果Δw＞δα、或Δp＞δα，那么Δw或Δp的角度反馈量不变；
[0031]如果Δw＜δα、或Δp＜δα，那么调整Δw或Δp的角度反馈量为零。
[0032]进一步的，设置z轴方向上的防抖动参数为δh：
[0033]如果Δz＞δh，那么Δz的角度反馈量不变；
[0034]如果Δz＜δh，那么调整Δz的角度反馈量为零。
[0035]进一步的，还包括：
[0036]一喷气管道，其具有气体出口端，气体出口端位于激光输出装置与防护罩之间的间隔处；用于向间隔处吹气除尘。
[0037]进一步的，还包括：
[0038]一遮光板，其为空心罩结构，罩设在激光输出装置和防护罩之上，用于对激光输出装置发射激光的路径上方进行遮挡。
[0039]本专利技术的有益效果是：本专利技术的调整方法，通过设置多个激光测距仪采集机械臂的实际位姿信息，再将其与机械臂控制器中预设的位姿信息进行对比后，自动实现对激光输出装置的位置补偿，能够使得安装在机械臂上的激光输出装置在复杂不规则待除漆面上，仍然保证激光焦距在合适范围内、实现安全无碰撞、运行可靠的激光清洗，为激光清洗领域的工程应用提供一种可行、可靠的技术方案。本专利技术针本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，其特征在于，其基于一激光除漆装置，所述激光除漆装置包括机械臂、及设置在所述机械臂一端的激光输出装置，在所述激光输出装置上设置四个激光测距仪，每个所述激光测距仪均位于激光输出装置和待除漆面之间、且每个所述激光测距仪在与待除漆面的垂直方向距离相等；所述机机械臂姿态自适应调整方法包括如下步骤：S1、确定机械臂的初始位置和工作范围；设置机械臂的高度参数、防抖动参数、机械臂旋转轴角度偏移量阈值；所述高度参数为各个激光测距仪组成的平面与待除漆面之间的距离；所述防抖动参数为机械臂垂直待除漆面方向偏移量阈值；S2、根据S1步骤设置的工作范围，来设置激光信号的开启与关闭时间，激光信号开启时即通过自动激光出光来进行自动除漆；S3、在进行步骤S2的除漆过程中，所述机械臂的控制器根据每个激光测距仪的实时量测信息、激光输出装置的高度与宽度、高度参数以及防抖动参数、角度偏移量阈值参数，来计算机械臂z轴及其旋转轴w轴、p轴方向的偏移量，使得机械臂自动进行偏移补偿；其中，激光输出装置中心为坐标系原点，以每道工序行进方向为x轴正方向，以机械臂上移方向为y轴正方向，垂直待除漆面方向为z轴方向，w轴为围绕x轴的旋转方向，p轴为围绕y轴的旋转方向；所述实时量测信息为各个激光测距仪距离待除漆面的实际距离。2.如权利要求1所述的一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，其特征在于，所述激光除漆装置包括：一机械臂(6)，其上具有控制器；一激光输出装置(1)，其一端设置激光发射头，其另一端连接至机械臂(6)上；一防护罩(7)，为空心壳体，其间隔设置在所述激光输出装置(1)发射激光的一侧，所述防护罩(7)上、靠近激光输出装置(1)的侧面开有激光通过孔，靠近待除漆工作面的侧面设为敞口；所述激光穿过孔和敞口连通形成激光通过的路径，用于使得激光依次经过激光穿过孔和敞口到达待除漆工作面；至少四个激光测距仪(2)，设置在所述防护罩(7)的敞口端外壁面外侧；所述激光测距仪(2)，用于测量其到待除漆工作面的实际距离，并将所述实际距离反馈至所述机械臂(6)的控制器中；所述控制器，用于接收所述实际距离，并将所述实际距离与其内预设的目标距离进行对比，并在实际距离与目标距离出现偏差时对机械臂的位置进行调整。3.如权利要求1或2所述的一种用于激光除漆的机械臂姿态自适应调整方法，其特征在于，所述步骤S1中，工作范围设置包括除漆工序次数的设置、机械臂向上移动距离的设置和每道工序所涉及工作距离的设置；通过示教器在标准直角坐标系下，移动机械臂在待除漆面选取一个初始点A(x,y,z)；设置每道工序的工作距离为d，以及完成每道工序后机械臂的上移距离为m，第一道工序的起点为初始点A，则终点为B(x+d,y,z)；第二道工序的起点为C(x,y+m,z)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春晖，李耀军，杨峰，马名发，胡劲文，王丽珍，
申请(专利权)人：西安唐人电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：