用于無損檢測(cè)的雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于無損檢測(cè)的雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合方法，該方法應(yīng)用于雙機(jī)械手檢測(cè)系統(tǒng)中，在檢測(cè)工件之前，通過示教的方式，使雙機(jī)械手的頂尖分別在空間內(nèi)任意不共線的三點(diǎn)處對(duì)齊，根據(jù)給定的方法計(jì)算兩個(gè)機(jī)械手基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)變換關(guān)系。在檢測(cè)工件，需要確定兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系時(shí)，只需示教其中一個(gè)機(jī)械手，確定其工件坐標(biāo)系的三個(gè)點(diǎn)，得到該機(jī)械手的工件坐標(biāo)系。另一個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系，根據(jù)雙機(jī)械手之間的坐標(biāo)變換關(guān)系和三點(diǎn)坐標(biāo)，可以直接求得，且得到的兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系重合。當(dāng)檢測(cè)不同類型的工件時(shí)，只需要重復(fù)其中一個(gè)機(jī)械手確定工件坐標(biāo)系的步驟，大大節(jié)省了確定工件坐標(biāo)系的時(shí)間。
【專利說明】用于無損檢測(cè)的雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及到一種雙機(jī)械手無損檢測(cè)系統(tǒng)。提出一種不用示教兩個(gè)機(jī)械手頂尖到達(dá)工件上的同一點(diǎn)，就能確保兩個(gè)機(jī)械手工件坐標(biāo)系重合的方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]由復(fù)合材料制造的復(fù)雜曲面零件的無損檢測(cè)，由于需要一發(fā)一收兩個(gè)傳感器同步運(yùn)動(dòng)，一直是超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)難題。常規(guī)的檢測(cè)方法很難完成曲面的檢測(cè)任務(wù)。機(jī)械手由于柔性好，集成化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的掃查運(yùn)動(dòng)，在無損檢測(cè)領(lǐng)域逐步獲得推廣和應(yīng)用。在應(yīng)用雙機(jī)械手檢測(cè)工件時(shí)，需要兩個(gè)機(jī)械手協(xié)同運(yùn)動(dòng)完成復(fù)雜曲面的檢測(cè)任務(wù)，需要兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系重合。
[0003]兩個(gè)機(jī)械手坐標(biāo)系重合的傳統(tǒng)方法是示教兩個(gè)機(jī)械手到達(dá)工件坐標(biāo)系上的三個(gè)點(diǎn)，然后計(jì)算各自的工件坐標(biāo)系。對(duì)于不在工件上面的點(diǎn)，需要兩個(gè)機(jī)械手更高的對(duì)齊精度，因?yàn)檫@些點(diǎn)的偏差將導(dǎo)致兩個(gè)機(jī)械手工件坐標(biāo)系的重合度下降。為了保證兩個(gè)機(jī)械手的頂尖能夠依次到達(dá)同一個(gè)點(diǎn)，需要根據(jù)工件形狀，調(diào)整機(jī)械手的位姿，防止兩個(gè)機(jī)械手干涉，才能依次讓兩個(gè)機(jī)械手的頂尖對(duì)齊，調(diào)整困難，且精度較差。
[0004]雙機(jī)械手協(xié)同控制中工件坐標(biāo)系的確定方法目前延續(xù)著傳統(tǒng)的方法，每次要示教兩個(gè)機(jī)械手到達(dá)同一個(gè)點(diǎn)，還要保證其對(duì)齊的精度。傳統(tǒng)的雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系重合方法操作難度大，每次的操作時(shí)間長(zhǎng)，特別是變換不同類型的工件以后，重新確定兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系，需要重復(fù)以上工作，效率很低。因此，提出雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合的方法可以節(jié)省雙機(jī)械手確定工件坐標(biāo)系的時(shí)間。特別是針對(duì)變換工件以后工件坐標(biāo)系的確定，只需要示教其中一個(gè)機(jī)械手確定其工件坐標(biāo)系，就可以確定另一個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系，且兩個(gè)機(jī)械手工件坐標(biāo)系重合，該方法具有較大的操作優(yōu)勢(shì)，能夠節(jié)省大量的時(shí)間。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的確定雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系重合方法工作量大、難度高、精度低等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種簡(jiǎn)單方便使雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合的方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:雙機(jī)械手檢測(cè)工件的示意圖如圖1所示，控制兩個(gè)機(jī)械手在空間中任意三個(gè)不共線的點(diǎn)對(duì)齊，記錄兩個(gè)機(jī)械手基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出兩個(gè)機(jī)械手之間的變換關(guān)系式。在確定工件坐標(biāo)系時(shí)，示教其中一個(gè)機(jī)械手到工件坐標(biāo)系上指定的三點(diǎn)，并記錄這三點(diǎn)在主動(dòng)機(jī)械手基坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，確定其工件坐標(biāo)系。將這些點(diǎn)的坐標(biāo)值通過變換關(guān)系式求出這些點(diǎn)在另一個(gè)機(jī)械手基坐標(biāo)系下的值，并輸入到此機(jī)械手中，確定其工件坐標(biāo)系。
[0007]下面是本發(fā)明的理論推導(dǎo)過程。
[0008]我們首先定義兩個(gè)機(jī)械手中一個(gè)為主動(dòng)機(jī)械手(簡(jiǎn)稱主手)Rm,另一個(gè)為從動(dòng)機(jī)械手(簡(jiǎn)稱從手)Rs。示教主手和從手的頂尖在空間中任意不共線的三點(diǎn)處對(duì)齊，如圖2所示。[0009]假設(shè)這三點(diǎn)在主手基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.提出一種雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系自動(dòng)重合的方法，對(duì)位置確定的雙機(jī)械手檢測(cè)系統(tǒng)，依次控制兩個(gè)機(jī)械手在空間中任意不共線三點(diǎn)處對(duì)齊，并記錄其基坐標(biāo)下的坐標(biāo)值，根據(jù)給定的算法確定兩個(gè)機(jī)械手之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。在需要確定兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系時(shí)，只需示教其中一個(gè)機(jī)械手到達(dá)工件坐標(biāo)系上的三個(gè)已知點(diǎn)，得到該機(jī)械手的工件坐標(biāo)系。這三個(gè)點(diǎn)通過坐標(biāo)變換關(guān)系的算法得到另一個(gè)機(jī)械手在這三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，進(jìn)而得到另一個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系，通過上述幾步使得兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)械手坐標(biāo)變換關(guān)系的確定方法，其特征是:當(dāng)兩個(gè)機(jī)械手的位置確定后，控制兩個(gè)機(jī)械手在空間中任意不共線的三個(gè)點(diǎn)處對(duì)齊，分別記錄兩個(gè)機(jī)械手在這三個(gè)點(diǎn)的基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，通過給定的算法計(jì)算兩個(gè)機(jī)械手之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)械手工件坐標(biāo)系確定方法，其特征是:示教其中一個(gè)機(jī)械手的頂尖到被測(cè)工件坐標(biāo)系的三個(gè)已知點(diǎn)，可以得到該機(jī)械手的工件坐標(biāo)系。根據(jù)已經(jīng)確定的兩個(gè)機(jī)械手之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，計(jì)算出這些點(diǎn)在另一個(gè)機(jī)械手基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。將上述步驟得到的坐標(biāo)值輸入到機(jī)械手的基坐標(biāo)系當(dāng)中，確定這個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系。得到的兩個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件坐標(biāo)系確定方法，其特征是:變換不同類型的工件后，重新確定工件坐標(biāo)系時(shí)，只需重新確定一個(gè)機(jī)械手的工件坐標(biāo)系，另一個(gè)機(jī)器人的工件坐標(biāo)系可以根據(jù)上述計(jì)算的關(guān)系式進(jìn)行推導(dǎo)，不需再次計(jì)算兩個(gè)機(jī)械手的坐標(biāo)變換關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G01N29/26GK103868996SQ201410103672
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】徐春廣, 盧宗興, 孟凡武, 郝娟, 李信良, 鄒志剛 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)