《机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104061888A43申请公布日20140924CN104061888A21申请号201410275776422申请日20140619G01B21/0020060171申请人深圳市大族激光科技股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区高新技术园北区新西路9号72发明人唐茗林汉清刘旭飞赵剑陈根余陈燚高云峰74专利代理机构深圳市君盈知识产权事务所普通合伙44315代理人陈琳54发明名称机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置57摘要本发明涉及机器人三维加工技术领域，提供一种机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置。该方法包括步骤激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面。
2、的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。该装置包括划线模块；标定误差测定模块以及坐标修正模块。通过上述方法及装置，可以得到激光加工头TCP标定误差，以该标定误差修正TCP坐标值，即可提高TCP的准确程度，从而保证三维激光加工的精度。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104061888ACN104061888A1/1页21机器人三维激光加工头TC。
3、P坐标修正方法，其特征在于，包括以下步骤S101，激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；S102，测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；S103，以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。2根据权利要求1所述的坐标修正方法，其特征在于，步骤S101包括S201，离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，按照该轨迹划线；S202，离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，。
4、按照该轨迹划线。3根据权利要求2所述的坐标修正方法，其特征在于，步骤S103包括将TCP在X、Y方向的坐标值分别减去相应方向的标定误差。4根据权利要求1或2或3所述的坐标修正方法，其特征在于，该方法还包括S104，重复S101S103至少一次。5机器人三维激光加工头TCP坐标修正装置，其特征在于，该装置包括划线模块，用于控制激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；标定误差测定模块，用于测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；以及坐标修正模块，用于以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。6根据权。
5、利要求5所述的坐标修正装置，其特征在于，所述划线模块包括X方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，并按照该轨迹划线；Y方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，并按照该轨迹划线。7根据权利要求5或6所述的坐标修正装置，其特征在于，该装置还包括迭代修正模块，用于对TCP坐标进行迭代修正。权利要求书CN104061888A1/4页3机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置技术领域0001本发明涉及机器人三维加工技术领域，尤其涉及机器人。
6、三维激光加工头TCP坐标修正方法及装置。背景技术0002机器人三维激光加工设备用于对三维工件进行激光加工，如激光切割、激光焊接等，其切割或焊接轨迹通过手动示教编程或三维离线编程得以形成。手动示教编程即利用示教器，对事先针对切割或焊接轨迹划好线的样件，逐点记录机器人位姿，由此生成由直线、圆弧组成的切割或焊接程序，存储在机器人控制器中。手动示教操作简便，适用于形状简单，记录位姿点较少，所需加工精度不高的情况。而对于切割或焊接轨迹复杂，机器人位姿多变，加工精度要求较高的情况，则采用离线编程的方式。0003机器人三维离线编程的要素包括工具坐标点TCPTOOLCOORDINATEPOINT和工件坐标系，。
7、其中工件坐标系亦是依据TCP参考制作，因此，TCP的准确程度直接决定三维离线编程的准确程度，最终会决定三维工件的激光加工精度。在实际操作中，机器人三维激光加工设备的TCP一般是通过目测参考点手动对点的方式制作的，因此必然存在误差，且误差程度难于准确控制，从而导致三维离线编程所产生的轨迹也存在误差。在机器人三维激光加工过程中，加工头姿态需要根据工件情况随时进行调整，当TCP误差较大时，实际切割或焊接轨迹会严重偏离理想状态，甚至出现首尾不能对接的情况，无法满足切割精度的要求。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是提供一种方法及装置，可以提高机器人三维激光加工头TCP的准确程度，从而保证激光加工。
8、精度。0005为解决该问题，本发明提供一种机器人三维激光加工头TCP坐标修正方法，包括以下步骤0006S101，激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；0007S102，测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；0008S103，以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。0009进一步地，步骤S101包括0010S201，离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，按照该轨迹划线；0011S202，离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的。
9、直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，按照该轨迹划线。0012进一步地，步骤S103包括0013将TCP在X、Y方向的坐标值分别减去相应方向的标定误差。说明书CN104061888A2/4页40014进一步地，该方法还包括0015S104，重复S101S103至少一次。0016本发明同时提供一种机器人三维激光加工头TCP坐标修正装置，该装置包括0017划线模块，用于控制激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；0018标定误差测定模块，用于测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差。
10、；0019以及坐标修正模块，用于以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。0020进一步地，所述划线模块包括0021X方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，并按照该轨迹划线；0022Y方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，并按照该轨迹划线。0023进一步地，该装置还包括0024迭代修正模块，用于对TCP坐标进行迭代修正。0025与现有技术相比，本发明控制激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一坐标平面内，沿垂直于任一坐。
11、标轴的方向以反向姿态划线两次，并通过计算两次划线间距/2的值即可得到激光加工头TCP标定误差，以该标定误差修正TCP坐标值，即可提高TCP的准确程度，从而保证三维激光加工的精度。附图说明0026图1为TCP标定误差对激光加工精度影响示意图；0027图2为TCP坐标修正过程示意图。具体实施方式0028以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。0029机器人默认工具点设置在其第六轴机械末端安装法兰的中点，但实际上,激光加工轨迹经过加工头末端中心，即切割嘴或焊接嘴的末端中心。因此在三维离线编程中，参与激光加工轨迹计算的工具点TCP，也应位于切割嘴或焊接嘴的末端中心。因此实际使用的TCP是一组实际工。
12、具点相对于默认工具点的相对坐标值。该相对坐标值一般需要通过手动目测的方式制作获得，其与实际理想值之间不可避免地存在误差，该误差即TCP标定误差。0030激光加工头的工具坐标系是固连在加工头上的，其以加工头的有效方向作为Z轴，激光加工过程中，加工头随动平行于工具坐标系Z方向。因此，Z方向的误差通常可以被随动功能覆盖，可不予考虑，而仅需考虑X、Y方向的误差。0031图1给出了该标定误差对激光加工精度影响的示意图，图中实线与虚线分别表示实际加工轨迹及理想轨迹，加工头1的尖角部位朝向不同表示加工头1不同的姿态。如图1A所示，为加工过程中加工头姿态不发生调整时，实际加工轨迹相对理想轨迹偏移的情况，该偏移。
13、量即为TCP标定误差；而如图1B所示，为加工过程中加工头姿态顺次调整180，即加工头最终姿态与初始姿态呈反向时，实际加工轨迹相对理想轨迹偏移的情况，说明书CN104061888A3/4页5此时实际加工轨迹首尾不能相接，其变形量为TCP标定误差值的两倍。0032基于以上分析，本发明给出一种TCP坐标修正方法，包括以下步骤0033S101，激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；0034S102，测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；0035S103，以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。00。
14、36步骤S101具体包括0037S201，离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，按照该轨迹划线；0038S202，离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，按照该轨迹划线。0039其中，离线编程所依据的TCP坐标值为X，Y，Z，RX，RY，RZ，即通过手动目测的方式制作获得的坐标值。0040相应地，步骤S102包括0041S301，测量垂直于X方向两划线间的距离X，计算X/2的值即为激光加工头TCP在X方向上相对于其理想值的偏差即X方向标定误差X，如图2A所示；004。
15、2S302，测量垂直于Y方向两划线间的距离Y，计算Y/2的值即为激光加工头TCP在Y方向上相对于其理想值的偏差即Y方向标定误差Y，如图2B所示。0043TCPX、Y轴坐标值修正方向与该轴划线的偏移方向相向，因此以上述计算结果对TCP坐标进行修正后，得到更接近理想值的TCP坐标值应为XX，YY，Z，RX，RY，RZ。0044经过以上步骤对TCP坐标进行修正后，虽然缩小了其与理想值之间的误差，但是由于单次修正尚存在一定误差，为了得到更精确的TCP坐标值，可利用上述方法对修正后的TCP坐标值进行迭代修正。实验证明，经过两次修正，即可将误差控制在视觉无法察觉的范围内，从而提高机器人三维激光加工的精度。。
16、当然，为了进一步提高加工精度，还可以增加迭代修正的次数。因此本发明的修正方法还包括0045步骤S104，重复步骤S101S103至少一次。0046本发明的TCP坐标修正装置包括0047划线模块，用于控制激光加工头在工具坐标系平行于XOY平面的任一平面内，沿垂直于任一坐标轴的方向以反向姿态划线两次；0048标定误差测定模块，用于测量两次划线之间的距离，计算该距离/2的值作为TCP在该坐标轴方向的标定误差；0049以及坐标修正模块，用于以所述标定误差对TCP相应方向的坐标值进行修正。0050划线模块具体包括0051X方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系X方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向X、X方向，并按照该轨迹划线；0052及Y方向划线模块，用于离线编程制作两条垂直于工具坐标系Y方向的直线加工轨迹，两直线位置相同，激光加工头姿态分别朝向Y、Y方向，并按照该轨迹划线。0053为了进一步减小误差，该修正装置还包括用于对TCP坐标进行迭代修正的迭代说明书CN104061888A4/4页6修正模块。说明书CN104061888A1/1页7图1图2说明书附图CN104061888A。