本發(fā)明涉及的是一種機器人加工在線厚度補償方法，特別是涉及一種用于工業(yè)機器人機械加工的在線厚度補償方法，屬于機器人工程領域。

背景技術：

工業(yè)機器人由于有著可編程、通用性好、柔性強、易于保養(yǎng)等優(yōu)點，越來越受到技術人員的廣泛應用，但目前工業(yè)機器人用于機械加工過程中，機器人末端絕對精度不高，因此為進一步提高機器人加工精度，可在機器人加工過程中增加在線補償功能。

現(xiàn)有技術中面向機器人加工在線補償方法，公開專利號CN141560A介紹了用于型鋼加工的在線補償方法，利用激光傳感器測量出工件外形參數(shù)及測量點位置參數(shù)，通過計算機及控制系統(tǒng)，對加工路徑進行在線補償，提高了加工精度。該方法的缺點在于：對于截面不一致的工件，為實現(xiàn)工件在某厚度方向的在線補償時，需測量出工件厚度方向兩側(cè)的外形參數(shù)，通過計算可得知厚度方向需補償?shù)臄?shù)值，計算復雜；另一方面該方法為讀取厚度信息需測量厚度方向兩端外形信息，效率較低。

鑒于以上，針對機器人對工件進行加工過程中厚度方向的在線補償，有必要研究一種方法，可簡單有效測量出工件厚度方向上需補償?shù)闹?，再通過計算機及控制系統(tǒng)將該值補償在機器人加工軌跡中。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前機器人機械加工中精度不足的問題，提供一種機器人在機械加工過程中的在線補償方法，尤其是對加工工件厚度方向進行補償，提高機器人加工精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種機器人加工在線厚度補償方法，包括以下步驟：

S1、在機器人末端加裝用于機械加工的主軸、與主軸配合使用的加工刀具以及測厚傳感器；

S2、在機器人對工件進行加工前，用測厚傳感器測量工件厚度尺寸h₁，厚度方向為Z向；

S3、根據(jù)工件厚度尺寸h₁、測厚傳感器與工件接觸點的的坐標參數(shù)P₁(x₁，y₁，z₁)，計算出工件的實際位置坐標P₂(x₂，y₂，z₂)；

S4、將工件的實際位置坐標P₂(x₂，y₂，z₂)與理論模型坐標P₀(x₀，y₀，z₀)和理論厚度h₀進行對比，計算出偏差值ξ；

S5、根據(jù)偏差值ξ，對機器人末端的加工刀具運動軌跡進行補償。

優(yōu)選地，步驟S2中，所述厚度傳感器與工件接觸點的坐標參數(shù)通過控制系統(tǒng)自動記錄。

優(yōu)選地，步驟S3中，所述工件的實際位置坐標計算方法為：

P₂＝P₁+(0，0，h₁)＝(x₁，y₁，z₁+h₁)。

優(yōu)選地，步驟S4中，所述偏差值ξ的計算方法為：

ξ＝P₂-P₀＝(x₁-x₀，y₁-y₀，z₁-z₀-h₀+h₁)。

優(yōu)選地，步驟S5中，所述偏差值為0時，機器人按原有的加工程序進行加工。

優(yōu)選地，步驟S5中，所述偏差值不為0時，針對該偏差值對工件加工路徑進行補償，同時生產(chǎn)新的機器人末端加工刀具運動軌跡。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1.采用本發(fā)明方法時，工件可自由放在平臺上固定即可，機器人通過傳感器測量零件擬加工部位實際的厚度，通過計算，得出與理論模型差值，該差值極為補償值，將該值補償人機器人加工軌跡中，即可時機器人加工過程中獲得較為精確的厚度數(shù)值。通過本發(fā)明方法，可實現(xiàn)機器人對工件加工過程的厚度反饋，提高機器人加工精度。

2.本發(fā)明的方法簡單易行，計算簡便，可大大節(jié)約加工時間。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明機器人加工在線厚度補償方法原理圖；

圖2為本發(fā)明機器人機械加工在線厚度補償方法示意圖；

其中，1、測厚傳感器；2、主軸；3、加工刀具；4、機器人；5、工件。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明原理圖見圖1，測厚傳感器1加裝在機器人4末端執(zhí)行器上，通過機器人運動，使得測厚傳感器1測量出工件5上擬加工區(qū)域的厚度信息，該厚度信息直接傳送給計算機系統(tǒng)；同時機器人4的位置信息通過控制系統(tǒng)記錄并實時反饋給計算機，經(jīng)過計算機運算可得出工件5的實際尺寸及位置坐標信息?；谠械臋C器人加工離線程序，對擬加工區(qū)域進行比對計算，如果差值為“0”則機器人4按原程序進行加工；如果差值不為“0”，則機器人4根據(jù)差值對加工程序中的參數(shù)進行補償。

以下實施例所述的機器人機械加工在線厚度補償方法如圖2所示，在工業(yè)機器人手臂執(zhí)行器裝有用于機械加工的主軸2、與主軸2配合使用的加工刀具3以及測厚傳感器1。在機器人4對工件5進行加工前，加裝在機器4人末端的測厚傳感器1對工件5待加工表面進行測量，測量工件5在機器人4末端所處位置的厚度，后將測量厚度信息傳送給計算機，同時將機器人4末端位置反饋給計算機，該兩部分數(shù)據(jù)組合可以得出工件5在該坐標位置的實際厚度信息。通過計算機與理論模型進行比較計算出理論尺寸與實際尺寸的差值，把該差值補償?shù)郊庸こ绦蛑?，通過機器人4末端的加工刀具3對工件5進行加工，可提高機器人4加工精度。

實施例1

本實施例涉及一種開放式工件的加工，該工件固定在工裝上，待加工厚度為Z向，采用的機器人加工在線厚度補償方法包括以下步驟：

S1、機器人末端執(zhí)行器上安裝厚度傳感器，機器人末端執(zhí)行器控制厚度傳感器對工件指定部位進行測量；記錄此位置工件的坐標值P₁(x₁，y₁，z₁)以及測量的厚度尺寸h₁，則該點厚度對應位置的坐標值P₂(x₂，y₂，z₂)：

P₂＝P₁+(0，0，h₁)＝(x₁，y₁，z₁+h₁)

S2、將工件與測厚傳感器對應接觸點的實際位置坐標和尺寸與理論坐標值P₀(x₀，y₀，z₀)以及對應位置厚度尺寸h₀進行對比，計算出偏差值ξ：

ξ＝P₂-P₀＝(x₁-x₀，y₁-y₀，z₁-z₀-h₀+h₁)

S3、若ξ偏差值為0，則機器人按理論軌跡運行；

S4、若ξ不為0，則將該偏差值補償?shù)綑C器人運行軌跡中。若機器人理論軌跡位置為P₄，則實際加工軌跡位置P₄’：

P₄’P₄＝P₄₂+ξ

S5、根據(jù)實際加工軌跡，控制系統(tǒng)控制主軸實現(xiàn)對工件的加工。

綜上所述，采用本發(fā)明方法時，工件可自由放在平臺上固定即可，機器人通過傳感器測量零件擬加工部位實際的厚度，通過計算，得出與理論模型差值，該差值極為補償值，將該值補償人機器人加工軌跡中，即可時機器人加工過程中獲得較為精確的厚度數(shù)值。通過本發(fā)明方法，可實現(xiàn)機器人對工件加工過程的厚度反饋，提高機器人加工精度。本發(fā)明的方法簡單易行，計算簡便，可大大節(jié)約加工時間。

本發(fā)明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應當指出，以上實施例僅用于說明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。