[发明专利]一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法

说明书

本发明提供一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法，根据检测工艺需求提供标准件的CAD模型，产生离线编程轨迹；机器人执行离线编程轨迹，获得测量点云；在工件坐标系中，执行测量点云与CAD模型的配准计算，得到由于工件安装误差而产生的整体偏差；将测量点云进行坐标转换，消除测量点的整体偏差，并将特征点与测量点统一到工件坐标系下，针对离线编程轨迹的每个特征点，计算在测量点所形成的曲线上的投影点；计算坐标偏移量在特征点的切平面上的投影；将投影补偿到特征点，得到新的离线编程轨迹；直到投影收敛到目标测量精度的一定范围内，完成目标轨迹补偿。本发明有利于提高其测量定位精度。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法。

背景技术

针对批量工业用零件外形测量，通常的解决方案是将对尺寸或者轮廓的检测需求，转换成对一系列特征点的空间坐标的测量，然后基于特征点点坐标测量结果，来进行公差分析。

针对0.1mm左右的测量精度需求，比如汽车所用的车身覆盖件、玻璃产品外形检测，尚无法直接使用机器人来构建自动化检测系统，其原因在于虽然工业机器人的重复精度最高可达0.03～0.05mm，但由于空间绝对精度比较低，最高只能到0.5mm级，而无法用于0.5mm以下的精度检测需求，从而导致工业机器人所构建的自动化测量系统，在精度上无法与现有广泛使用但成本高昂的三坐标测量仪(CMM)系统而抗衡。

中国发明专利申请CN109579766A提供了一种跟踪测量装置，借助位姿跟踪测量系统(其跟踪测量精度可达0.05mm甚至更高)，可以对机器人的轨迹精度进行测量，从而有望突破机器人空间绝对精度的限制，使机器人的测量系统的极限提高。但该发明中工业机器人基于离线编程所产生的轨迹来执行测量，在测量时，机器人可能无法精准到达预计的位姿。一方面由于工件安装定位误差，导致所有的测量数据出现整体偏差，而机器人的空间绝对定位误差会导致工业机器人执行轨迹程序文件时，其末端点到达的位置会与规划点存在偏差，此误差称为局部误差的叠加，会导致特征点所对应的真实测量点的空间坐标测量值出现较大偏差，基于该测量点进行产品的尺寸和公差分析，会导致系统性误差而影响最终检测精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法，能够提高测量定位精度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于工业测量的机器人目标轨迹精度补偿方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、根据检测工艺需求提供标准件的CAD模型，利用离线编程软件，产生由测量特征点序列组成的离线编程轨迹{P_{d_i}}；

S2、在测量工位，机器人执行S1产生的离线编程轨迹，获得由有序测量点组成的测量点云{P_{m_j}}；

S3、在工件坐标系中，执行测量点云与CAD模型的配准计算，得到由于工件安装误差而产生的整体偏差E_S；

S4、利用整体偏差E_S，将测量点云进行坐标转换，消除{P_{m_j}}的整体偏差，并将{P_{m_j}}与{P_{d_i}}统一到工件坐标系下，针对离线编程轨迹的每个特征点P_{d_i}，计算P_{d_i}在{P_{m_j}}所形成的曲线上的投影点P_{m_i}，获得{P_{d_i},P_{m_i}}；

S5、计算P_{m_i}与P_{d_i}之间的坐标偏移量在P_{d_i}的切平面上的投影T_i＝P_{d_i}-P_{m_i}；