[发明专利]一种机器人应用于再现机加工的方法

说明书

本发明公开了一种机器人应用于再现机加工的方法，将机器人、三维仿真和数控机床结合应用，应用基础包括具有三维模型文件即使用Windows DirectX的.x文件和数控机床加工的G代码文件；采用机器人+应用软件替代数控机床进行机加工，通过三维仿真获得需要加工的模型的位置数据，然后转换到机器人能够工作的位置信息，该位置信息不仅仅限制于位置信息，还包括各种能够发给机器人实现自动化加工的控制信息，通过网络进行数据实时交互，以扩展机器人的功能，使机器人不仅仅使用示教器编程，也能够作为三维仿真进行加工。

技术领域

本发明涉及数控机加工，尤其涉及一种机器人应用于再现机加工的方法，属于应用软件技术领域。

背景技术

机器人的应用于工业加工，有很大的优势，工业加工领域越来越多的应用机器人加工。目前有很多机器人与工业控制系统(三维仿真技术、PLC系统、数控机床系统、视觉系统)结合的实际应用。这里主要说明机器人、三维仿真、和数控机床三者结合在一起的应用。目前数控机床也是非常的强大，精度高，配套的软件硬件都十分的完备，但高级的数控机床价格昂贵，占地面积大，应用不够灵活等特点，对于加工精度要求不是很高的场合，而且低成本，大批量，空间有限的，灵活的应用等要求，数控机床就不是一个很好的选择。其原因在于机床大多应用丝杆单个轴单个方向，加工工件时，大多当个轴单个轴的运动加工，导致了机床大多是柜子的，里面横的X轴、Y轴、Z轴、旋转轴等。这样的加工精度高，速度快，就是体积大，灵活性不够。而机器人的优点是运动轴接运动轴一级一级的相连的，位置信息是解算到每个轴的度数上的，而位置定位采用的是编码器来控制的，精度不如丝杆高(随着技术的进步，机器人的精度在一直提高中)，机器人的空间要求很小，应用很灵活，成本不高。

目前机器人要应用于像机床加工要求的场合主要问题是应用的软硬件配套(这里硬件不管)，人机交互，加工数据的转换，机器人的控制方式，用户体验。

发明内容

本发明提供了一种机器人应用于再现机加工的方法，关键点在于：1、获得转换矩阵(即：应用软件App的坐标值转换到机器人坐标系中的转换矩阵)，采用的是空间中工件原点、设定X方向的点和任意点，计算求得转换矩阵。而且在3维仿真中可以方便的设置偏差值以纠正偏差。2、三维模型的加工仿真，利用directx，涉及加载模型，动态的旋转缩放，观察模型。3、数控机床的G代码加工和.x模型文件加工时，模型取点排序以及点信息结构的完善和处理流程，并在3维空间中进行监控。

本发明采用的技术方案如下：一种机器人应用于再现机加工的方法，将机器人、三维仿真和数控机床结合应用，应用基础包括具有三维模型文件即使用Windows DirectX的.x文件和数控机床加工的G代码文件；其特征在于，采用机器人+应用软件替代数控机床进行机加工，通过三维仿真获得需要加工的模型的位置数据，然后转换到机器人能够工作的位置信息，该位置信息不仅仅限制于位置信息，还包括各种能够发给机器人实现自动化加工的控制信息，通过网络进行数据实时交互，以扩展机器人的功能，使机器人不仅仅使用示教器编程，也能够作为三维仿真进行加工，包括以下过程：

(1)加载模型数据：将模型数据源分成2种类型，一是G代码文件，二是微软directX的.x模型文件，根据模型数据源的类型进行加载，加载G代码文件生成的三维模型是点集模型，加载.x模型文件生成的三维模型是由众多小三角形拼接成的模型；三维模型中存在的坐标系定义为App坐标系，机器人的坐标系的原点位于机器人底座中心点，定义为robot坐标系，在待加工工件空间中建立和App软件虚拟空间的App坐标系一样的坐标系，记为user坐标系；

(2)user坐标系的标定：对加载G代码文件生成的点集模型或者对加载.x模型文件生成的三角形拼接模型进行在实际空间中的坐标标定，获得转换坐标系，每次加工只能标定一种模型在实际空间中的user坐标系，根据用户提供的模型数据种类，如果加载的是G代码文件，那么就是G代码的点集模型；如果加载的是.x文件，那么就是.x文件模型，过程如下：