[发明专利]一种应用于异型曲面加工工艺的机器人轨迹自动生成算法

说明书

本发明公开了一种应用于异型曲面加工工艺的机器人轨迹自动生成算法，包括以下步骤：步骤1、通过机器人手持激光轮廓仪来扫描零件表面，得到零件三维点云；步骤2、根据打磨需求，设定自动生成打磨轨迹点位置的规则，如轨迹点之间的间距以及轨迹点距离零件边缘的距离等，得到轨迹点的位置x,y,z；步骤3、根据机器人打磨工具的TCP方向，设定轨迹点生成的方向，再依据右手定则算出第三个方向，得到轨迹点的方向四元素；步骤4、根据曲面打磨或铣削工艺，确定各轨迹点之间的先后顺序，将轨迹点连起来之后，即得到了机器人的打磨或铣削轨迹。本发明提供的轨迹全自动生成算法无需人工示教和离线编程，曲面加工轨迹全自动生成，极大提高生产效率。

技术领域

本发明涉及异型曲面加工技术领域，特别是一种应用于异型曲面加工工艺的机器人轨迹自动生成算法。

背景技术

机械加工行业经常会碰到各种曲面奇形怪状的零件，在加工时需要采取特定的加工轨迹对零件进行加工，而现有的技术方案通常是人工示教或者通过仿真离线软件来生成机器人运行轨迹，这些方式的在汽车焊装工艺中应用广泛，但是缺点也很明显。人工示教需要花费大量的时间在现场调试，而且如果零件或者夹具发生变化，又需要重新示教，效率极低；仿真离线可以将人工示教的工作放到电脑中完成，能够缩短投产周期，但是离线程序导入到现场的机器人控制器中还需要现场花费大量测量时间和昂贵的测量设备，来人工获得工件坐标系的补偿数据，通常情况下还需要人工示教来调整离线程序。更为关键的是，人工示教以及仿真离线只能让机器人运行设定好的程序，如果同种零件发生改变，则设定好的人工示教轨迹和仿真离线轨迹则无法适应和使用。

基于上述问题，需要研发一种全新的方法来自动生成轨迹，而无需因零件形状的变化，而不断调试测量，花费大量人力物力计算新的轨迹。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种应用于异型曲面加工工艺的机器人轨迹自动生成算法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种应用于异型曲面加工工艺的机器人轨迹自动生成算法，包括以下步骤：

步骤1、通过机器人手持激光轮廓仪来扫描零件表面，得到零件三维点云；

步骤2、根据打磨需求，设定自动生成打磨轨迹点位置的规则，如轨迹点之间的间距以及轨迹点距离零件边缘的距离等，得到轨迹点的位置x,y,z；

步骤3、根据机器人打磨工具的TCP方向，设定轨迹点生成的方向，如法向和切向，再依据右手定则算出第三个方向，得到轨迹点的方向四元素；

步骤4、根据曲面打磨或铣削工艺，确定各轨迹点之间的先后顺序，即打磨运动走向，将轨迹点连起来之后，即得到了机器人的打磨或铣削轨迹；

步骤5、对得到的轨迹进行线型精度检测，检测合格即为最终机器人的打磨或铣削轨迹轨迹。

作为本发明的进一步补充，在所述步骤1中，用激光轮廓仪扫描实际打磨过后的零件曲面并拟合运算，得到零件曲面点云，并得到该曲面点云的法向平面和切向平面，进一步拟合出机器人的轨迹点。

作为本发明的进一步补充，在所述步骤2中，需要对零件表面迭代打磨多次，后续根据多次打磨之后的效果对零件表面进行测量。

作为本发明的进一步补充，在所述步骤4中，将轨迹导入到机器人控制器中并沿针尖方向统一抬高1mm，方便后续塞尺测量间隙。

作为本发明的进一步补充，所述步骤5包括在沿着轨迹运行的两条曲线上分别取十个采样点，用塞尺测量针尖与对应零件表面的间隙，将采样点的间隙记录下来。

作为本发明的进一步补充，所述步骤5包括将零件的三维理论模型导入至robotstudio中，对比扫描生成的轨迹点与理论模型的线型偏差。

作为本发明的进一步补充，所述步骤5包括从轨迹中选取两条采样曲线，进行实际拟合轨迹曲线和理论曲线的对比，记录线型误差。