[发明专利]一种手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪及测量方法

说明书

本发明公开了一种手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪及测量方法，包括一个圆柱体，一个圆锥体以及一个球体，其中所述圆柱体轴线处固定有三个坐标测量单元，用于测量空间复杂曲线焊接轨迹上各点的坐标值。操作者手持空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪沿着空间复杂曲线焊接轨迹进行虚拟焊接，记录下空间复杂曲线焊接轨迹上各点的空间坐标，机器人根据这些坐标规划加工轨迹，完成加工过程，可以提高机器人进行空间复杂曲线焊接时的效率。

技术领域

本发明涉及坐标测量领域，具体涉及一种手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪及测量方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，工业机器人在制造业领域得到广泛应用。“示教-再现”方式的工业机器人，由于操作简单、不需要环境模型、示教时可以修正机械结构带来的误差等特点，在工业生产中得到了广泛应用。为保证示教轨迹的精度，示教点要足够多，特别是对空间复杂曲线，规划时间长，效率很低，因此导致“示教-再现”型工业机器人存在着对加工任务曲线对接困难，难以加工含有空间复杂曲线的作业任务，示教效率低等缺点。例如对于空间相贯线的加工任务，其任务的空间轨迹非常复杂，另一方面对于空间复杂轨迹的加工任务中工业机器人加工时的工具位姿需要连续可调的改变，传统的示教再现型工业机器人想要描述复杂的空间轨迹必须通过减小采样间隔，不断修正机器人位姿，以及反复示教等方式来保证加工效果，效率很低。

综上所述，现有技术中对于“示教-再现”型工业机器人在进行空间复杂曲线加工时需要进行反复示教，加工效率低的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有“示教-再现”型工业机器人在进行空间复杂曲线加工时需要进行反复示教，加工效率低的缺陷，本发明提出了一种手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪及测量方法，利用手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪可以连续测量空间复杂曲线焊接轨迹的坐标，加快了示教速度，提高了示教精度，从而整体上提高了“示教-再现”型工业机器人在进行空间复杂曲线加工时的加工效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量方法，包括以下步骤：

步骤1：在复杂曲线焊接轨迹上设定一起始点P₀，将安装有三个坐标测量单元的手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪放置在起始点P₀处，基于起始点P₀的空间坐标，分别计算三个坐标测量单元在P₀点处测得的姿态角；

步骤2：取三个坐标测量单元在P₀点处测得的姿态角的平均值作为手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪在P₀点处的方向；

步骤3：基于起始点P₀的空间坐标和手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪在P₀点处的方向，计算手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪位于P₀点时，三个坐标测量单元的空间位置坐标；

步骤4：将手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪沿复杂曲线焊接轨迹从起始点P₀移动至一测量点P_i，计算三个坐标测量单元在x，y，z三个方向上的位移变化以及三个坐标测量单元在P_i点处的空间位置坐标和所测得的姿态角坐标；

步骤5：取三个坐标测量单元在P_i点处测得的姿态角坐标的平均值作为手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪在P_i点处的方向；

步骤6：基于手持式空间复杂曲线焊接轨迹坐标测量仪在P_i点处的方向坐标和三个坐标测量单元在P_i点处的空间位置坐标，得到空间复杂曲线焊接轨迹上测量点P_i的空间位置坐标；