本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于機(jī)器人的工件坐標(biāo)系自動(dòng)標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床相比，基于六自由度工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于機(jī)械加工時(shí)，具有低成本、柔性大以及位姿控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在精度差、工件坐標(biāo)系標(biāo)定困難等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床類似，工作坐標(biāo)系的標(biāo)定是機(jī)器人加工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。工件坐標(biāo)系標(biāo)定是否準(zhǔn)確將直接影響工作坐標(biāo)系下刀位點(diǎn)映射到機(jī)器人坐標(biāo)系下的匹配精度，導(dǎo)致機(jī)械加工質(zhì)量不理想，甚至出現(xiàn)機(jī)器人與工件發(fā)生碰撞等安全事故。

對(duì)于機(jī)器人工件坐標(biāo)系的標(biāo)定，其最終目的是要得出工件坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)器人基坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣。目前采用標(biāo)定方式有：1.通過(guò)機(jī)器人示教的方式，將機(jī)器人末端工具與工件進(jìn)行觸碰，然后通過(guò)機(jī)器人求解技術(shù)獲得觸碰點(diǎn)在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。這種標(biāo)定方式的精度與工件的形狀、表面質(zhì)量、觸碰點(diǎn)識(shí)別有著直接的關(guān)系，由于是人工控制機(jī)器人去接觸工件，接觸點(diǎn)是通過(guò)人工的觀察來(lái)確定的，所以標(biāo)定精度不高；2.采用工業(yè)相機(jī)、激光跟蹤儀、球感儀等電子設(shè)備進(jìn)行工件坐標(biāo)標(biāo)定，這種標(biāo)定方式精度高，但是費(fèi)用相當(dāng)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器人的工件坐標(biāo)系自動(dòng)標(biāo)定裝置，其采用探針與機(jī)器人前端工具連接，通過(guò)線纜與數(shù)據(jù)采集卡連通，數(shù)據(jù)采集卡可以插在計(jì)算機(jī)上，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)定裝置與電腦的通訊，然后通過(guò)調(diào)用已編譯好的程序來(lái)控制機(jī)器人完成標(biāo)定任務(wù)，本發(fā)明采用觸發(fā)傳感程序驅(qū)動(dòng)來(lái)完成自動(dòng)標(biāo)定，具有高精度、低成本的特點(diǎn)、提高機(jī)器人在機(jī)械加工過(guò)程的應(yīng)用范圍，特別適用于機(jī)器人離線編程模式。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于機(jī)器人的工件坐標(biāo)系自動(dòng)標(biāo)定裝置，包括機(jī)器人本體、觸發(fā)裝置、采集裝置、電柜與程序控制裝置，觸發(fā)裝置設(shè)于機(jī)器人本體前端工具上，觸發(fā)裝置通過(guò)屏蔽電纜連接于采集裝置，采集裝置通過(guò)串口連接于程序控制裝置，機(jī)器人本體與程序控制裝置分別連接于電柜。

進(jìn)一步而言，所述觸發(fā)裝置包括探針，探針上設(shè)有探針電路接口，探針前端設(shè)有球形觸發(fā)頭，探針內(nèi)部設(shè)有接觸器一、彈簧、軸瓦、集成尾座、接觸器二與探頭軸，探頭軸的一端固定連接于接觸器二，并成型為凸緣結(jié)構(gòu)，探頭軸的另一端固定連接于球形觸發(fā)頭，集成尾座的一端固定連接于接觸器一，并成型為凸緣結(jié)構(gòu)，彈簧一端套于接觸器一上，另一端套于接觸器二上，接觸器一與接觸器二間隔設(shè)置，軸瓦套于探頭軸外層。

進(jìn)一步而言，所述集成尾座包括鋰電池模塊、信號(hào)發(fā)射裝置模塊、電路模塊與接觸器模塊。

進(jìn)一步而言，所述探針的外殼采用鋁合金外殼，球形觸發(fā)頭采用硬質(zhì)鋼珠設(shè)置。

進(jìn)一步而言，所述采集裝置包括觸發(fā)電路模塊、控制芯片模塊、通信模塊、供電模塊、復(fù)位模塊與顯示模塊。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，相對(duì)于激光跟蹤儀、工業(yè)相機(jī)、球桿儀等裝置，本發(fā)明成本較低，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定，由于避免了手動(dòng)示教時(shí)人工識(shí)別誤差，本發(fā)明的精度較高，本裝置通用性強(qiáng)，對(duì)于普通帶有平面的零件可以自動(dòng)標(biāo)定，而曲面零件可以結(jié)合手動(dòng)示教進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，兩種標(biāo)定都是觸發(fā)式標(biāo)定，故標(biāo)定精度較高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是探針結(jié)構(gòu)圖。

1.鋁合金外殼；2.探針電路接口；3.接觸器一；4.彈簧；5.軸瓦；6.集成尾座；7.接觸器二；8.探頭軸；9.球形觸發(fā)頭；10.機(jī)器人本體；20.觸發(fā)裝置；30.采集裝置；40.電柜；50.程序控制裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明所述一種基于機(jī)器人的工件坐標(biāo)系自動(dòng)標(biāo)定裝置，包括機(jī)器人本體10、觸發(fā)裝置20、采集裝置30、電柜40與程序控制裝置50，觸發(fā)裝置20設(shè)于機(jī)器人本體10前端工具上，觸發(fā)裝置20通過(guò)屏蔽電纜連接于采集裝置30，采集裝置30通過(guò)串口連接于程序控制裝置50，機(jī)器人本體10與程序控制裝置50分別連接于電柜40。以上所述構(gòu)成本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述程序控制裝置50采用PC計(jì)算機(jī)，并預(yù)先在計(jì)算機(jī)上編譯好程序，其工作流程：通過(guò)機(jī)器人本體10的前端裝置給觸發(fā)裝置20提供夾緊力，并通過(guò)計(jì)算機(jī)上編譯好的程序?qū)C(jī)器人本體10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由觸發(fā)裝置20對(duì)工件進(jìn)行接觸，再通過(guò)采集裝置30將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄該觸發(fā)點(diǎn)在機(jī)器人基座標(biāo)系下的坐標(biāo)值，并且調(diào)用已編譯好的程序去完成下一點(diǎn)的觸發(fā)，直至獲取完成標(biāo)定所有的坐標(biāo)值，最后運(yùn)算由計(jì)算機(jī)主程序完成，最終完成標(biāo)定任務(wù)。所述電柜40其作用在于提供機(jī)器人本體10與計(jì)算機(jī)所需電源。

更具體而言，如圖2所示，所述觸發(fā)裝置20包括探針，探針上設(shè)有探針電路接口2，探針前端設(shè)有球形觸發(fā)頭9，探針內(nèi)部設(shè)有接觸器一3、彈簧4、軸瓦5、集成尾座6、接觸器二7與探頭軸8，探頭軸8的一端固定連接于接觸器二7，并成型為凸緣結(jié)構(gòu)，探頭軸8的另一端固定連接于球形觸發(fā)頭9，集成尾座6的一端固定連接于接觸器一3，并成型為凸緣結(jié)構(gòu)，彈簧4一端套于接觸器一3上，另一端套于接觸器二7上，接觸器一3與接觸器二7間隔設(shè)置，軸瓦5套于探頭軸8外層。集成尾座6包括鋰電池模塊、信號(hào)發(fā)射裝置模塊、電路模塊與接觸器模塊。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，由于探頭本身非常小巧，彈簧所提供的力也非常小，所以在探針接觸過(guò)程中，只需要一個(gè)輕微的觸碰就能夠觸發(fā)。集成尾座6采用外購(gòu)方式，從而降低了成本。其中，鋰電池模塊是在無(wú)線模式下進(jìn)行對(duì)探針供電的作用，信號(hào)發(fā)射裝置模塊是在無(wú)線模式下進(jìn)行對(duì)采集裝置發(fā)送觸發(fā)信號(hào)的作用。

更具體而言，所述探針的外殼采用鋁合金外殼1，球形觸發(fā)頭9采用硬質(zhì)鋼珠設(shè)置。本發(fā)明采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，其加工性能好，且強(qiáng)度較高。

更具體而言，所述采集裝置30包括觸發(fā)電路模塊、控制芯片模塊、通信模塊、供電模塊、復(fù)位模塊與顯示模塊。采用這樣結(jié)構(gòu)設(shè)置，供電模塊可以將220V電壓轉(zhuǎn)換成5V給整個(gè)裝置供電，當(dāng)采用無(wú)線模式時(shí)，探針的供電由鋰電池提供，復(fù)位模塊用于導(dǎo)常情況給采集卡復(fù)位，其工作原理：當(dāng)探針與工件接觸時(shí)，探針?biāo)陔娐沸纬赏娀芈?，觸發(fā)電路模塊將電路產(chǎn)生的電壓值與設(shè)定值相比較，然后將結(jié)果反饋給控制芯片模塊，控制芯片模塊向通信模塊和顯示模塊發(fā)生命令，通信模塊通過(guò)串口向計(jì)算機(jī)匯報(bào)觸發(fā)信號(hào)，顯示模塊顯示信號(hào)觸發(fā)，然后計(jì)算機(jī)通過(guò)串口協(xié)議獲取觸發(fā)信號(hào)，調(diào)用已編譯程序驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體10進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，本發(fā)明在滿足工件標(biāo)定要求的前提下，具有成本低、通用性強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。