[发明专利]一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法

权利要求书

1.一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，搭建装配系统；所述装配系统包括双机械臂、单目相机、双目相机、末端执行器、用于控制双机械臂、双目相机进行协同工作的中央控制系统、快换小车和货架；

步骤2，粘贴标记点，用于表征装配场景三维空间、工件抓取及装配位姿关系；

步骤3，建立装配场景三维空间、工件抓取及装配关系；

步骤4，进行双机械臂位置标定；

步骤5，确定分块镜装配顺序；

步骤6，规划机械臂路径；

步骤7，将分块镜放置到货架上；

步骤8，快换小车移动到机械臂I抓取末端执行器的位置，机械臂I抓取末端执行器；

步骤9，快换小车移动到机械臂II抓取双目相机的位置，机械臂II抓取双目相机；

步骤10，机械臂II带动双目相机移动到抓取工件位置，拍摄并识别工件当前位姿，进行解算，获取结果后发送给中央控制系统；

步骤11，中央控制系统将抓取位置发送给机械臂I，控制机械臂I移动到工件抓取位置，通过末端执行器完成工件抓取；

步骤12，机械臂II带动双目视觉系统移动到装配工件位置，拍摄当前工件状态，进行解算，获取装配位置后发送给中央控制系统；

步骤13，中央控制系统将接收到的装配位置发送给机械臂I，控制机械臂I移动工件进行装配；

步骤14，根据所述分块镜装配顺序，重复步骤8～13，完成所有分块镜的装配；

步骤15，装配完成后，双机械臂将各自抓取的末端执行器放回到快换小车上；

所述规划机械臂路径中，将整个分块光学组件装配分为抓取和装配两个步骤；两个步骤以中间过渡点为分界线；其中抓取和装配过程中各存在一个预设起点和终点，抓取和装配预设起点和终点与中间过渡点之间的轨迹为人工预设路径；抓取和装配起点和终点之间的过程为视觉引导装配；

所述步骤11工件抓取过程中，在抓取路径中设置四个中间点，距离目标位置依次为250mm、100mm、10mm、5mm；在中间点时视觉对机械臂位置进行实时识别，修正过程机械臂运动及位姿误差，指导机械臂最终完成抓取过程；

所述步骤13工件装配过程中，在装配路径中设置五个中间点，距离目标位置依次为350mm、200mm、100mm、10mm、5mm；在中间点时视觉对机械臂及工件位姿状态进行实时识别，修正过程机械臂运动及位姿误差，指导机械臂最终完成工件装配过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于：所述步骤1中，根据双机械臂运行轨迹范围及分块光学组件外包络对装配场景进行布置，确定大型分块光学组件支撑主体位置、双机械臂位置、货架位置、快换小车位置以及末端执行器摆放的位置，使得双机械臂运行轨迹与快换小车、分块镜、货架、主体框架不干涉。

3.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于，所述粘贴标记点，包括如下步骤：

对待装配的每个分块镜粘贴视觉标记点；

在工件末端执行器上粘贴标记点；

对装配场景内的主体框架、货架及主体框架放置位置粘贴标记点。

4.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于，所述建立装配场景三维空间、抓取及装配关系包括如下步骤：

使用单目相机对装配场景内整个系统若干角度拍摄照片，相邻照片应有重叠标记点用于过渡；全部照片连接起来包括控制场系统360°范围；

控制机械臂，使末端执行器对每个分块镜进行抓取，使用单目相机拍摄此时工件与末端执行器之间的照片，处理后获得工件抓取位姿关系；

将每个分块镜装配到控制场最终装配位置，使用单目相机拍摄此时工件与控制场主框架之间的状态，处理后获得工件装配位姿关系。

5.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于：所述步骤4的双机械臂位置标定中，一台机械臂抓取双目相机，移动到标定位置，另一台机械臂抓取靶标球在双目相机视场及装配场景内沿着预设标定点移动；之后双机械臂交换双目相机及靶标球，同样抓取靶标球的机械臂在双目相机视场及装配场景内沿着预设标定点移动；对两次移动的结果进行处理，完成双机械臂位置标定。

6.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，其特征在于，所述分块镜装配顺序为：先内后外，顺逆时针依次装配，中间穿插末端执行器的交换。