汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具及其标定方法技术

本发明专利技术公开了汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，包括轮毂标定盘；轮毂标定盘上设置定位销孔、刻度线、扇形窗口、台阶孔、相机角度标定孔；定位销孔中安装中心定位销；标定工具设置标定件，标定件安装在工业机器人上。本发明专利技术还公开了该标定工具的标定方法。采用上述技术方案，可以标定机器人的工具坐标系及工件坐标系，也可以在标定坐标系以后，对其工具坐标系和工件坐标系进行精度验证，通过轮毂标定工具刻度线、定位销孔、扇形窗口等验证机器人的运动轨迹精度；验证视觉提取扇形窗口边线精度及孔位置定位精度，并且可以用来辅助调整相机安装角度。机安装角度。机安装角度。

【技术实现步骤摘要】
汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具及其标定方法


[0001]本专利技术属于汽车轮毂生产中的表面自动化光整的
更具体地，本专利技术涉及一种汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具。本专利技术还涉及该标定工具的标定方法。

技术介绍

[0002]在铝合金轮毂生产过程中，会在相应的部位产生飞边、毛刺等表面缺陷。由于轮毂铸造生产过程中，会产生一定的加工误差，直接影响到轮毂去毛刺的打磨精度。而在使用机器人对轮毂去毛刺时，根据需求要对机器人的工具坐标系及工件坐标系进行标定，以及对机器人标定后的坐标系、运动轨迹精度进行验证。
[0003]检索到相关的现有技术文献如下：
[0004]中国专利文献：工业机器人标定工具(CN201721844945.7)，其技术方案是：通过添加缓冲装置，降低了标定件和工件在发生碰撞时对标定件和工件的损伤程度，延长了工业机器人的使用寿命。
[0005]但是，现有技术不能标定工具坐标系，也不能标定工件坐标系；无法验证标定后坐标系精度及机器人运动轨迹精度。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其目的是对机器人的工具坐标系及轮毂的相对位置进行标定，以及在标定后对机器人的轨迹精度进行验证。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]本专利技术汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，所述的标定工具包括轮毂标定盘；所述的轮毂标定盘上设置定位销孔、刻度线、扇形窗口、台阶孔、相机角度标定孔；所述的定位销孔中安装中心定位销；所述的标定工具设置标定件，所述的标定件安装在工业机器人上。
[0009]所述的定位销孔是以轮毂标定盘中心位置为圆心的圆周上均匀分布；所述的中心定位销尖端是在示教工件及工具坐标系、验证机器人轨迹精度时作为标记点使用。
[0010]所述的刻度线是设在轮毂标定盘上以其中心为基准点呈米字状及多圈圆周状刻划的线条，作为路径轨迹使用，用来验证机器人运动时的路径轨迹精度。
[0011]所述的扇形窗口与轮毂的扇形窗口相对应；所述的扇形窗口数量为六个；呈圆周均匀分布；其中一个扇形窗口四周加工有斜面，用来在汽车轮毂去毛刺视觉系统中验证扇形窗口边线轨迹提取精度，以及机器人去毛刺时的行走轨迹精度。
[0012]所述的台阶孔的位置在加工有斜面的扇形窗口的外端，用来验证汽轮去毛刺视觉系统中的孔位置定位精度。
[0013]相机通过采集相机角度标定孔的位置后，通过算法计算相机角度，用来辅助调整相机安装角度。
[0014]所述的标定件为带尖端结构的圆柱体，其标定端为具有尖端结构的尖点；所述的
标定件用来示教工件及工具坐标系，以及在控制工业机器人移动时，碰触以刻度线和中心定位销组成的标记点的位置。
[0015]为了实现与上述技术方案相同的专利技术目的，本专利技术还提供了以上所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具的标定方法，其技术方案如下：
[0016]在所述的标定方法中，工具坐标系的标定包括三种方法：N点法(3≤N≤9)；TCP和Z法；TCP和Z
‑
X法：
[0017]1、N点法：机器人的TCP(tool centre position)通过N种不同的姿态同参考点接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP与机器人安装法兰中心点(Tool0)相应位置，其坐标系方向与安装法兰中心点(Tool0)一致；
[0018]2、TCP和Z法：在N点法的基础上，增加Z点与参考点连线为坐标系Z轴的方向；
[0019]3、TCP和Z
‑
X法：在N点法的基础上，增加X点与参考点为坐标系X轴方向，Z点与参考点的连线为坐标系Z轴的方向。
[0020]所述的N点法是：
[0021]首先，将标定件安装到工业机器人携带的工具上，然后将中心定位销安装到轮毂标定工具的定位销孔中；
[0022]将轮毂标定盘和中心定位销放到机器人的工作范围内，用手动操作机器人的方法去操作机器人，让标定件的尖端点与中心定位销的尖端点刚好碰上，取姿态相差尽可能大的N个点，有利于提高TCP的精度，然后通过位置点数据机器人就可以计算出新的工具坐标系。
[0023]在所述的标定方法中，工件坐标系的标定采用三点法，所述的三点法是：在工件表面或者边缘角的位置找到一点X1，作为坐标系的原点；沿着工件表面或边缘找到一点X2；X1、X2确定工件坐标系的Z轴方向；在XY平面上并且Y值为正的方向找到一点Y1，确定坐标系的Y轴正方向；
[0024]工件坐标系的标定过程如下：
[0025]首先，将标定件安装到工业机器人携带的工具上，然后将轮毂标定盘放到机器人的工作范围内；
[0026]选择正确的工具坐标系后，用标定件的尖端点与轮毂标定盘边缘刻度线刚好触碰，记录X1点的数据；
[0027]然后移动到此刻度线的另一端，也是让其刚好触碰刻度线，记录X2点的数据，此时X轴的方向已经确定；
[0028]找到与X轴垂直的刻度线顶点，记录Y1点的数据，通过三点数据，机器人可以计算出新的工件坐标。
[0029]在所述的标定方法中，测试工具坐标系准确性的方法是：用装在工业机器人上的标定件尖端点与装在轮毂标定盘上中心定位销尖端点对齐，然后用标定的工具坐标系进行重定位点运动，通过观察两个尖端点距离间隔，然后确定标定的工具坐标系精度是否满足要求。
[0030]在所述的标定方法中，测试工件坐标系准确性的方法是：用装在工业机器人上的标定件尖端点与装在轮毂标定盘表面近乎碰到的状态，选择需要标定的工件坐标系，然后在轮毂标定盘上走线性运动，通过标定件尖端到轮毂标定盘表面距离变化，即可确定工件
坐标系的精度是否满足要求。
[0031]所述的标定方法中，测试机器人运动轨迹精度的方法是：用装在工业机器人上的标定件尖端点在轮毂标定盘的刻度线上示教几个点，让机器人走线性运动，可以测量机器人的行走直线轨迹的精度；用同样的方法通过示教轮毂标定盘上的定位销孔、扇形窗口，通过旋转坐标系，可以测量机器人旋转后的轨迹精度。
[0032]本专利技术采用上述技术方案，可以标定机器人的工具坐标系及工件坐标系，也可以在标定坐标系以后，对其工具坐标系和工件坐标系进行精度验证，通过轮毂标定工具刻度线、定位销孔、扇形窗口等验证机器人的运动轨迹精度；验证视觉提取扇形窗口边线精度及孔位置定位精度，并且可以用来辅助调整相机安装角度。
附图说明
[0033]附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
[0034]图1为本专利技术的标定工具的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术中的中心定位销结构示意图；
[0036]图3为本专利技术中的标定件的结构示意图。
[0037]图中标记为：
[0038]1、定位销孔，2、刻度线，3、扇形窗口，4、台阶孔，5、相机角度标定孔，6、中心定位销，7、标定件，8、轮毂标定盘。
具体实施方式
[0039]下面对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，所述的标定工具包括轮毂标定盘(8)，其特征在于：所述的轮毂标定盘(8)上设置定位销孔(1)、刻度线(2)、扇形窗口(3)、台阶孔(4)、相机角度标定孔(5)；所述的定位销孔(1)中安装中心定位销(6)；所述的标定工具设置标定件(7)，所述的标定件(7)安装在工业机器人上。2.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：所述的定位销孔(1)是以轮毂标定盘(8)中心位置为圆心的圆周上均匀分布；所述的中心定位销(6)尖端是在示教工件及工具坐标系、验证机器人轨迹精度时作为标记点使用。3.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：所述的刻度线(2)是设在轮毂标定盘(8)上以其中心为基准点呈米字状及多圈圆周状刻划的线条，作为路径轨迹使用，用来验证机器人运动时的路径轨迹精度。4.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：所述的扇形窗口(3)与轮毂的扇形窗口相对应；所述的扇形窗口(3)数量为六个；呈圆周均匀分布；其中一个扇形窗口(3)四周加工有斜面，用来在汽车轮毂去毛刺视觉系统中验证扇形窗口边线轨迹提取精度，以及机器人去毛刺时的行走轨迹精度。5.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：所述的台阶孔(4)的位置在加工有斜面的扇形窗口的外端，用来验证汽轮去毛刺视觉系统中的孔位置定位精度。6.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：相机通过采集相机角度标定孔(5)的位置后，通过算法计算相机角度，用来辅助调整相机安装角度。7.按照权利要求1所述的汽车轮毂去毛刺工作站机器人标定工具，其特征在于：所述的标定件(7)为带尖端结构的圆柱体，其标定端为具有尖端结构的尖点；所述的标定件(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞阳，庄金雷，麻威强，田新杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：