[发明专利]基于视觉和移动机械臂的多坐标加工中心组合方法

摘要

为了克服移动机器人与镗、铣、钻等机床不能直接组合成多坐标加工中心的重大技术缺陷，本发明提出一种基于视觉和移动机械臂的多坐标加工中心组合方法，该方法通过在移动机械臂和镗床、铣床、钻床设置加工任务和工序；设置移动机械臂轨道和夹具，并在移动机械臂上安装CCD和激光测距或者安装connect相机，在镗床、铣床、钻床面临移动机械臂轨道设置多个光标识点，然后由移动机械臂的多关节控制使得移动机械臂将待加工工件移至预定位置，同时，在加工过程中进行在线定位监测和误差修正，对加工系统给出故障报警，实现了多坐标加工中心组合，解决了移动机器人与镗、铣、钻等机床直接组合成多坐标加工中心的重大技术问题。

主权项

一种基于视觉和移动机械臂的多坐标加工中心组合方法，其特征包括以下步骤：（1）在移动机械臂和镗床、铣床、钻床设置加工任务和工序；设置移动机械臂轨道，使得移动机械臂可以在该轨道上运动；在移动机械臂轨道的外侧分布式排列镗床、铣床、钻床，使得镗床、铣床、钻床刀具面向移动机械臂轨道并与轨道垂直，以与移动机械臂轨道垂直的垂线作为移动机械臂的夹具中心线，当移动机械臂重力中心线与第一道加工工序的镗床、铣床或钻床前的夹具中心线相交时移动机械臂停止运动并被夹具锁死，多坐标对准和准确定位后进行加工，并进行在线加工积累误差修正，加工完成后松开夹具，移动机械臂移动到下一道工序的镗床、铣床或钻床前的夹具中心线；（2） 移动机械臂具有多关节控制功能；在移动机械臂上安装CCD和激光测距或者安装互联相机，在镗床、铣床、钻床面临移动机械臂轨道设置多个光标识点，移动机械臂停止运动并被夹具锁死后，根据在镗床、铣床、钻床上设置多点光标识点以及安装CCD和激光测距或者安装互联相机进行对准定位，然后由移动机械臂的多关节控制使得移动机械臂将待加工工件移至预定位置；假定某一个镗床、铣床或钻床上设置的多个光标识点的坐标分别为，且为已知量，光标识点的个数，激光测距仪激光出口或者互联相机中心的坐标为，激光测距的定位要求为：以及其中，分别为到的距离，误差满足条件，为给定的正数，为在加工工艺中预先设定的位置，为给定的最大定位误差，为给定的最大图像位置误差，为矩阵的无穷范数；同时，要求先对准在该镗床、铣床或钻床上设置的坐标图像位置，其余多个光标识点在CCD图像中的坐标位置要满足：其中，分别为在该镗床、铣床或钻床上设置的多个光标识点的坐标在CCD图像中的坐标位置，分别为在该镗床、铣床或钻床上设置的多个光标识点的坐标在CCD图像中的理想坐标位置，且为已知量；为最大允许的图像位置误差；（3）在镗、铣、钻的加工过程中，扭矩和机械振动会引起定位误差，在加工过程中不断采用步骤（2）的方法检测定位精度，移动机械臂控制多关节缓慢运动抵消扭矩和机械振动作用，以在线减少加工积累误差并进行误差修正；（4）当最大误差、或不能控制时，加工精度不能满足要求，对系统进行报警；当最大误差、或满足要求，但随着日期不断增大而接近最大误差、或，对系统进行故障预警。