一種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械手，具體是指一種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人工紅利的不斷減少，自動化的要求使得機械手的需求不斷增大，如數(shù)控機床和注塑機行業(yè)，過去都是人工安裝工件和取件?，F(xiàn)在基本都配上機械手自動取件。而目前的工業(yè)機械手都是一套獨立的機械輔助設(shè)備，跟主機(如數(shù)控機床或者注塑機等)的通信主要是簡單的開關(guān)信號。近十幾年來，工業(yè)上常利用機械手來達(dá)成自動化的生產(chǎn)過程，然而，大部分機械手的應(yīng)用仍局限于處理具有重復(fù)流程的案件，而處理這些案件必須由一位有經(jīng)驗的操作員事先操作機械手，以教導(dǎo)機械手沿著固定的軌跡移動。因此，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)方式比較單一，如數(shù)控機床或注塑機完成工件的加工后，發(fā)送一個開關(guān)信號到機械手，令其運行到指定位置取件，然后把工件放到指定位置，取件完成后，發(fā)送完成信號到主機，主機又進行下一批次的加工，如此不斷循環(huán)。
[0003]由于當(dāng)前機械手輔機跟數(shù)控設(shè)備主機單一的通信模式存在以下的問題:
[0004]1)機械手的取件位置一般是加工前通過人工或其他檢測設(shè)備設(shè)定，機械手與主機(如數(shù)控機床等)沒有信息的交換，一旦主機或者輔機在運行過程出現(xiàn)軌跡誤差，則不能準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)定位置，造成機械手不能準(zhǔn)備抓取工件，嚴(yán)重的還會撞壞設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種數(shù)控設(shè)備與機械手協(xié)同加工生產(chǎn)、設(shè)定簡單、控制方便的基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一、基于工件幾何中心定義一個的數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系，則工件在該數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的工件坐標(biāo)為(Xn，Yn，Zn);
[0009]步驟二、基于機械手定義一個取件坐標(biāo)系，則機械手上的夾具在該取件坐標(biāo)系的夾具坐標(biāo)為(Xm, Ym, Zm)；
[0010]步驟三、機械手取件過程以工件坐標(biāo)(Xn，Yn，Zn)為終點位置，通過控制電機使夾具按照一定的路徑運行到目的坐標(biāo)，最終使夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合。
[0011]具體的，所述夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合具體步驟為:
[0012]建立一個映射坐標(biāo)廣義坐標(biāo)系，使得數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系和取件坐標(biāo)系之間建立映射關(guān)系，其關(guān)系公式如下:
[0013]Χη+ Δ Xnw = Xm_ Δ Xmw ；Υη+ Δ Ynw = Ym- Δ Ymw ；Ζη+ Δ Znw = Zm- Δ Zmw，
[0014]其中，Χη，Υη, Ζη為工件在數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xm，Ym, Zm為機械手上的夾具在取件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xw, Yw, Zw為工件在廣義坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；
[0015]Δ Xnw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值；
[0016]Δ Xrnw為取件坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值；
[0017]Δ Ynw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值；
[0018]Δ Ymw為取件坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值；
[0019]Δ Znw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值；
[0020]Δ Zmw為取件坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值。
[0021]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0022]通過本發(fā)明提出的基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，數(shù)控設(shè)備與機械手協(xié)同加工生產(chǎn)，不需要人工設(shè)定夾具取件時的工件位置，設(shè)定簡單；縱使工件坐標(biāo)出現(xiàn)誤差，機械手能自適應(yīng)匹配工件坐標(biāo)，使得夾具準(zhǔn)確達(dá)到工件坐標(biāo)取件，控制方便。
【附圖說明】
[0023]圖1為采用本發(fā)明基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法的流程圖。
[0025]圖3為設(shè)備坐標(biāo)系、取件坐標(biāo)系和廣義坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0027]實施例
[0028]如圖1所示，通過本發(fā)明提出的基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，數(shù)控設(shè)備1加工工件時，加工完后發(fā)送指令到取件機械手2，令其運行到裝夾工件3的位置取件，并放到指定位置。其中，取件機械手2的夾具4裝在可沿X軸、Y軸、Z軸方向移動的導(dǎo)軌5上。此外，取件機械手2還可以沿Z軸旋轉(zhuǎn)一定的角度。
[0029]如圖2，本實施例提供一種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，包括以下步驟:
[0030]步驟一、基于工件幾何中心定義一個的數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系，則工件在該數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的工件坐標(biāo)為(Xn，Yn，Zn);
[0031]步驟二、基于機械手定義一個取件坐標(biāo)系，則機械手上的夾具在該取件坐標(biāo)系的夾具坐標(biāo)為(Xm, Ym, Zm)；
[0032]步驟三、機械手取件過程以工件坐標(biāo)(Χη，Υη, Ζη)為終點位置，通過控制電機使夾具按照一定的路徑運行到目的坐標(biāo)，最終使夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合。
[0033]結(jié)合圖3，所述夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合具體步驟為:
[0034]建立一個映射坐標(biāo)廣義坐標(biāo)系(Xw，Yw, Zw)，使得數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系和機械手坐標(biāo)系之間建立映射關(guān)系，其計算方法如下，
[0035]XY 平面:Υη+ Δ Ynw = Yw ；Χη+ Δ Xnw = Xw ;Ym_ Δ Ymw = Yw ;Xm_ Δ Xmw = Xw
[0036]ZY 平面:Yn+ Δ Ynw = Yw ；Zn+ Δ Znw = Zw ;Ym_ Δ Ymw = Yw ;Zm_ Δ Zmw = Zw
[0037]XZ 平面:Zn+ Δ Znw = Zw ；Xn+ Δ Xnw = Xw ;Zm_ Δ Znw = Zw ;Xm_ Δ Xmw = Xw
[0038]則可以得出:
[0039]Xn+ Δ Xnw = Xm- Δ Xmw ；Yn+ Δ Ynw = Ym- Δ Ymw ；Zn+ Δ Znw = Zm- Δ Zmw，
[0040]其中，Χη，Υη, Ζη為工件在數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xm，Ym, Zm為機械手上的夾具在取件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xw, Yw, Zw為工件在廣義坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；
[0041 ] Δ Xnw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值；
[0042]Δ Xmw為取件坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值；
[0043]Δ Ynw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值；
[0044]Δ Ymw為取件坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值；
[0045]Δ Znw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值；
[0046]Δ Zmw為取件坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值。
[0047]通過上述計算及對應(yīng)方法，數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系和機械手坐標(biāo)系之間建立了映射關(guān)系，縱使工件坐標(biāo)出現(xiàn)誤差，機械手能自適應(yīng)匹配工件坐標(biāo)，使得夾具準(zhǔn)確達(dá)到工件坐標(biāo)取件。
[0048]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、基于工件幾何中心定義一個的數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系，則工件在該數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的工件坐標(biāo)為(Xn，Yn, Ζη); 步驟二、基于機械手定義一個取件坐標(biāo)系，則機械手上的夾具在該取件坐標(biāo)系的夾具坐標(biāo)為(Xm, Ym, Zm)； 步驟三、機械手取件過程以工件坐標(biāo)(Xn，Yn，Zn)為終點位置，通過控制電機使夾具按照一定的路徑運行到目的坐標(biāo)，最終使夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，其特征在于:所述夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合具體步驟為: 建立一個映射坐標(biāo)廣義坐標(biāo)系，使得數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系和取件坐標(biāo)系之間建立映射關(guān)系，其關(guān)系公式如下:Χη+ Δ Xnw = Xm- Δ Xmw ；Υη+ Δ Ynw = Ym- Δ Ymw ；Ζη+ Δ Znw = Zm- Δ Zmw, 其中，Χη，Yn, Zn為工件在數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xm, Ym, Zm為機械手上的夾具在取件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，Xw, Yw, Zw為工件在廣義坐標(biāo)系的坐標(biāo)值； A Xnw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值； A Xmw為取件坐標(biāo)系X軸位移值相對于廣義坐標(biāo)X軸位移值的偏差值； A Ynw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值； A Ymw為取件坐標(biāo)系Y軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Y軸位移值的偏差值； A Znw為數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值； A Zmw為取件坐標(biāo)系Z軸位移值相對于廣義坐標(biāo)Z軸位移值的偏差值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于廣義坐標(biāo)的機械手高精度定位方法，包括以下步驟：基于工件幾何中心定義一個的數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系,則工件在該數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系的工件坐標(biāo)為(Xn,Yn,Zn)；基于機械手定義一個取件坐標(biāo)系，則機械手上的夾具在該取件坐標(biāo)系的夾具坐標(biāo)為(Xm,Ym,Zm)；機械手取件過程以工件坐標(biāo)(Xn,Yn,Zn)為終點位置，通過控制電機使夾具按照一定的路徑運行到目的坐標(biāo)，最終使夾具坐標(biāo)與工件坐標(biāo)重合。通過本發(fā)明提出的方法，數(shù)控設(shè)備與機械手協(xié)同加工生產(chǎn)，不需要人工設(shè)定夾具取件時的工件位置，設(shè)定簡單；縱使工件坐標(biāo)出現(xiàn)誤差，機械手能自適應(yīng)匹配工件坐標(biāo)，夾具準(zhǔn)確達(dá)到工件坐標(biāo)取件。
【IPC分類】B25J9/16, B25J9/02
【公開號】CN105345813
【申請?zhí)枴緾N201510780727
【發(fā)明人】張碧陶
【申請人】張碧陶
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月13日