说明书四轴运动平台的执行器更换后的轨迹补偿方法
技术领域
本发明涉及一种四轴运动平台的执行器更换后的轨迹补偿方法。
背景技术
示教是机器人学习的过程，在这个过程中，操作者要手把手教会机器人做某些动作，然后由机器人的控制系统以程序的形式将示教的动作记忆下来。机器人按照示教时记忆下来的程序展现这些动作。以焊接机器人为例，焊接时机器人是按照事先编辑好的程序运动的，这个程序一般是由操作人员按照焊缝形状示教机器人并记录运动轨迹而形成的。
示教任务的工作量大，耗时较长，而且一般需要专业人员进行操作。在自动化机器设备的技术领域中，运动平台的执行器的尖端位置坐标是十分重要的，例如点胶机的点胶头、点焊机的点焊头等等。一旦执行器尖端的坐标发生偏差，整个流水工作的轨迹将发生偏移。但是，执行器往往又是整个设备中使用最频繁的部件，容易损坏，因此，经常需要更换。更换后，由于运动平台的执行器的尖端位置发生改变，需要重新示教。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服四轴运动平台的执行器更换后必须重新示教任务的不足，本发明提供一种四轴运动平台的执行器更换后的轨迹补偿方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四轴运动平台的执行器 更换后的轨迹补偿方法，所述四轴分别为X轴、Y轴、Z轴和U轴，X轴、Y轴和Z轴两两相互垂直，U轴为旋转轴，绕Z轴旋转且与X轴和Y轴所在的平面平行，包括以下步骤：
(1)记录初始坐标：由四轴运动平台驱动执行器移动到一校准器之上，并使执行器尖端接触到校准器，得到更换前执行器与校准器的相对位置以及此时的初始坐标；
(2)更换执行器，初始坐标补偿：更换执行器后，以四轴运动平台的坐标将更换后的执行器移动到与初始坐标相同的X轴、Y轴和U轴坐标位置，然后使执行器尖端接触到同一校准器，得到更换后执行器与校准器的相对位置；通过更换前和更换后的执行器与校准器的相对位置计算偏移量进行坐标补偿。
步骤(1)中，具体方法为：
a、使用示教器使执行器移动到一校准器之上，调整执行器的X轴和Y轴坐标，使执行器的尖端在校准器的有效测试范围内；
b、调整执行器的Z轴坐标，使执行器的尖端刚好接触到校准器的上表面，记录此时四轴运动机构的初始坐标(XS,YS,ZS,US)；
c、由执行器的尖端在校准器的上表面上点一个点A，执行器沿U轴旋转180°后再由执行器的尖端在校准器的上表面上点一个点B，得到AB两点之间的距离RS及AB两点的连线与任一参考线之间的角度αS。
步骤(2)中，具体方法为：
a、更换执行器后，由四轴运动平台驱动更换后的执行器移动，为了防止执行器因高度不合适撞到玻璃片，使四轴运动机构移动到坐标(XS,YS,0,US)，执行器移动到步骤(1)的校准器之上；
b、调整执行器的Z轴坐标，使执行器的尖端刚好接触到校准器的上表面， 得到Z轴坐标(ZN)；
c、由执行器的尖端在校准器的上表面上点一个点A’，执行器沿U轴旋转180°后再由执行器的尖端在校准器的上表面上点一个点B’，得到A’B’两点之间的距离RN及A’B’两点的连线与步骤(1)同一参考线之间的角度αN；
d、计算偏移量：
两个执行器相对于U轴的偏心量为ΔR＝RS-RN,两个执行器之间的角度偏差Δα＝αS-αN,相对于U轴的高度偏差ΔZ＝ZS-ZN；
坐标补偿：第j个点(Xj,Yj,Zj,Uj)补偿后的坐标为(Xj+Δxj，Yj+Δyj，Zj-ΔZ,Uj+Δα)。
步骤(1)和步骤(2)之间，具有示教生成任务数据的步骤。
示教生成任务数据的步骤包括编制任务并保存工作任务。
为了保护校准器，以及能够多次重复使用，校准器上盖设有一玻璃片，点A、B、A’和B’位于玻璃片上。
所述校准器内设有相机，通过相机得出AB两点之间的距离及角度(RS,αS)和/或A’B’两点之间的距离及角度(RN,αN)。
执行器的Z轴坐标通过手动调整。
本发明的四轴运动平台自带有运动空间的坐标系，本发明的各个坐标值均是基于该坐标系得到的坐标值。
本发明的有益效果是，本发明的四轴运动平台的执行器更换后的轨迹补偿方法，可以在更换执行器之后，执行器的尖端位置有变化，自动将原来作业轨迹任务中的坐标补偿变换，运动机构无需重新示教任务就能实现与原执行器相同的运动轨迹。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是步骤(1)中初始坐标标定的机构运动效果图。
图2是步骤(2)中更换执行器后坐标标定的机构运动效果图。
图3是本发明中执行器尖端在步骤(1)和步骤(2)标定的合成效果图。
图中1、执行器，1-1、尖端，2、校准器，3、U轴中心线。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种四轴运动平台的执行器更换后的轨迹补偿方法，所述四轴分别为X轴、Y轴、Z轴和U轴，X轴、Y轴和Z轴两两相互垂直，U轴为旋转轴，绕Z轴旋转且与X轴和Y轴所在的平面平行，包括以下步骤：
(1)记录初始坐标：由四轴运动平台驱动执行器移动到一校准器之上，并使执行器尖端接触到校准器，得到更换前执行器与校准器的相对位置以及此时的初始坐标；具体步骤如下：
a、使用示教器使执行器移动到一校准器之上，调整执行器的X轴和Y轴坐标，使执行器的尖端在校准器的有效测试范围内；为了保护校准器，以及能够多次重复使用，校准器上盖设有一玻璃片；
b、手动调整执行器的Z轴坐标，使执行器的尖端刚好接触到校准器的玻璃片，记录此时四轴运动机构的初始坐标(XS,YS,ZS,US)；
c、如图1所示，由执行器的尖端在校准器的玻璃片上点一个点A，执行器沿U轴旋转180°后再由执行器的尖端在校准器的玻璃片上点一个点B，得到AB 两点之间的距离RS及AB两点的连线与任一参考线之间的角度αS。
(2)更换执行器，初始坐标补偿：更换执行器后，以四轴运动平台的坐标将更换后的执行器移动到与初始坐标相同的X轴、Y轴和U轴坐标位置，然后使执行器尖端接触到同一校准器，得到更换后执行器与校准器的相对位置；通过更换前和更换后的执行器与校准器的相对位置计算偏移量进行坐标补偿。具体步骤如下：
a、更换执行器后，由四轴运动平台驱动更换后的执行器移动，使四轴运动机构移动到坐标(XS,YS,0,US)，执行器移动到步骤(1)的校准器之上；
b、手动调整执行器的Z轴坐标，使执行器的尖端刚好接触到校准器的玻璃片，得到Z轴坐标(ZN)；
c、如图2所示，由执行器的尖端在校准器的玻璃片上点一个点A’，执行器沿U轴旋转180°后再由执行器的尖端在校准器的玻璃片上点一个点B’，得到A’B’两点之间的距离RN及AB两点的连线与步骤(1)同一参考线之间的角度αN；
d、计算偏移量：
如图3所示，两个执行器相对于U轴的偏心量为ΔR＝RS-RN,两个执行器之间的角度偏差Δα＝αS-αN,相对于U轴的高度偏差ΔZ＝ZS-ZN；
坐标补偿：第j个点(Xj,Yj,Zj,Uj)补偿后的坐标为(Xj+Δxj，Yj+Δyj，Zj-ΔZ,Uj+Δα)。
步骤(1)和步骤(2)之间，具有示教生成任务数据的步骤，包括编制任务并保存工作任务。
所述校准器内设有相机，校准器内相机拍照，计算出AB两点之间的距离及角度(RS,αS)和A’B’两点之间的距离及角度(RN,αN)。
通过步骤(1)和步骤(2)的方法得到的AB连线与A’B’连线的交点O位于U轴中心轴的延长线上。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。