本發(fā)明涉及兩工件的自動(dòng)對準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

目前裝配諸如法蘭、圓管等工件的過程基本都是由手動(dòng)完成的，這種手動(dòng)裝配工件的方法效率較低，需要花費(fèi)大量的人力，使成本增加。

如今機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)正在逐漸取代人工手動(dòng)操作，而針對于裝配法蘭、圓管等工件的過程也可以采用機(jī)器人來完成，但是自動(dòng)化裝配法蘭、圓管等工件時(shí)，由于裝配機(jī)器人端和小工作臺(tái)端的兩個(gè)工件存在系統(tǒng)誤差，因此導(dǎo)致裝配過程中存在著較大的裝配誤差。以機(jī)器人裝配法蘭為例，自動(dòng)裝配前，法蘭a裝在機(jī)器人的末端，法蘭b安裝在小工作臺(tái)夾持工具的末端，兩法蘭會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，如圖1所示，若此誤差不修正，當(dāng)兩法蘭繼續(xù)裝配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如圖2所示的狀況。兩工件的系統(tǒng)誤差消除過程仍需要人工介入調(diào)整，不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化安裝，而且仍然存在花費(fèi)人力，增加成本的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決目前的機(jī)器人安裝會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差而導(dǎo)致不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化安裝的問題。進(jìn)而提出了一種基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法。

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，是基于工件自動(dòng)安裝機(jī)械臂工作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，工件自動(dòng)安裝機(jī)械臂工作系統(tǒng)包括測量儀器、大工作臺(tái)、小工作臺(tái)和機(jī)器人機(jī)械臂，機(jī)器人機(jī)械臂簡稱機(jī)械臂，機(jī)器人機(jī)械臂末端簡稱機(jī)械臂末端；小工作臺(tái)位于大工作臺(tái)的臺(tái)面上，小工作臺(tái)能夠沿著大工作臺(tái)的導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，第二工件安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，第一工件由機(jī)械臂夾持；測量儀器與小工作臺(tái)、大工作臺(tái)無連接關(guān)系，用于測量工件。

所述的兩工件需要對準(zhǔn)的面能夠重合，所述的基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟1、第二工件的理想坐標(biāo)系的建立：

第二工件安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得第二工件夾持外側(cè)一端的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在第二工件夾持外側(cè)一端的中心；以第二工件夾持外側(cè)一端的中心為原點(diǎn)，以第二工件夾持外側(cè)一端的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立第二工件理想坐標(biāo)系base1；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝第一工件；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使第一工件夾持外側(cè)一端的中心與第二工件夾持外側(cè)一端的中心對準(zhǔn)，確保第一工件、第二工件的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端設(shè)有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將第一工件夾持外側(cè)一端的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至第一工件的夾持外側(cè)一端中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置(兩個(gè)以上)；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心，得到第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置(兩個(gè)以上)；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心，得到第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將base2的x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩工件之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對第一工件、第二工件進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述兩工件需要對準(zhǔn)的面為規(guī)則的圓形、橢圓形、矩形或三角形。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)矩陣其中，分別表示base2在base1中x、y、z軸的方向信息。

進(jìn)一步地，所述平移矩陣t＝p′-p×r。

進(jìn)一步地，步驟4.2所述的機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置為四個(gè)位置。

進(jìn)一步地，步驟4.4所述的機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置為四個(gè)位置。

進(jìn)一步地，所述測量儀器為三坐標(biāo)掃描儀或激光跟蹤儀。

本發(fā)明具有以下有益效果：

采用本發(fā)明對機(jī)器人自動(dòng)化裝配工件時(shí)存在的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正，然后通過修正后的坐標(biāo)控制機(jī)器人帶著卡盤上的工件精確運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)工件的對正位置，再進(jìn)行焊接或者其他操作，由于利用本發(fā)明能夠極大地提高兩個(gè)工件之間的對準(zhǔn)程度，從而提高后續(xù)焊接或者其他操作的成功率。在不影響后續(xù)操作的誤差范圍內(nèi)，利用本發(fā)明進(jìn)行對準(zhǔn)，兩個(gè)工件之間的對準(zhǔn)率為98％以上，為實(shí)現(xiàn)工件的機(jī)器人自動(dòng)化裝配法蘭提供了條件，奠定了基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為裝配前兩個(gè)法蘭之間出現(xiàn)系統(tǒng)誤差的示意圖；

圖2為利用現(xiàn)有的對準(zhǔn)方法將存在系統(tǒng)誤差的兩個(gè)法蘭對準(zhǔn)后的示意圖；

圖3為實(shí)施例1中第二法蘭安裝在小工作臺(tái)上的示意圖；

圖4為實(shí)施例1中建立第二法蘭理想坐標(biāo)系base1示意圖；

圖5為實(shí)施例1中消除系統(tǒng)誤差后的兩個(gè)法蘭對準(zhǔn)后的示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，是基于工件自動(dòng)安裝機(jī)械臂工作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，工件自動(dòng)安裝機(jī)械臂工作系統(tǒng)包括測量儀器、大工作臺(tái)、小工作臺(tái)和機(jī)器人機(jī)械臂，機(jī)器人機(jī)械臂簡稱機(jī)械臂，機(jī)器人機(jī)械臂末端簡稱機(jī)械臂末端；小工作臺(tái)位于大工作臺(tái)的臺(tái)面上，小工作臺(tái)能夠沿著大工作臺(tái)的導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，第二工件安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，第一工件由機(jī)械臂夾持；測量儀器與小工作臺(tái)、大工作臺(tái)無連接關(guān)系，用于測量工件。

本實(shí)施方式所述基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法包括以下步驟：

步驟1、第二工件的理想坐標(biāo)系的建立：

第二工件安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得第二工件夾持外側(cè)一端的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在第二工件夾持外側(cè)一端的中心；以第二工件夾持外側(cè)一端的中心為原點(diǎn)，以第二工件夾持外側(cè)一端的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立第二工件理想坐標(biāo)系base1；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝第一工件；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使第一工件夾持外側(cè)一端的中心與第二工件夾持外側(cè)一端的中心對準(zhǔn)，確保第一工件、第二工件的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端設(shè)有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將第一工件夾持外側(cè)一端的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至第一工件的夾持外側(cè)一端中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置(兩個(gè)以上)；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心，得到第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置(兩個(gè)以上)；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心，得到第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將base2的x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一工件夾持外側(cè)一端的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩工件之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對第一工件、第二工件進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)，即將計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t輸入到機(jī)器人中，使機(jī)械臂帶著第一工件與第二工件自動(dòng)對準(zhǔn)；此后就不再需要人工參與控制，均由機(jī)器人內(nèi)部的控制系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系控制機(jī)械臂自動(dòng)完成工件對準(zhǔn)。再此之后，相同型號(hào)的工件對準(zhǔn)也由機(jī)器人自動(dòng)完成，無需人工參與。

具體實(shí)施方式二：

本實(shí)施方式所述兩工件需要對準(zhǔn)的面為規(guī)則的圓形、橢圓形、矩形或三角形。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：

本實(shí)施方式所述旋轉(zhuǎn)矩陣其中，分別表示base2在base1中x、y、z軸的方向信息。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：

本實(shí)施方式所述平移矩陣t＝p′-p×r。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：

本實(shí)施方式步驟4.2所述的機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置為四個(gè)位置。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：

本實(shí)施方式步驟4.4所述的機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置為四個(gè)位置。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：

本實(shí)施方式所述測量儀器為三坐標(biāo)掃描儀或激光跟蹤儀。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：

本實(shí)施方式所述的第一工件、第二工件均為法蘭。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：

本實(shí)施方式所述的第一工件、第二工件均為圓管。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式十：

本實(shí)施方式所述的第一工件、第二工件分別為法蘭和圓管。

其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

實(shí)施例

實(shí)施例1

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，所述的兩工件均為法蘭，包括以下步驟：

步驟1、第二法蘭的理想坐標(biāo)系的建立：

第二法蘭b安裝在小工作臺(tái)d的夾持工具的末端，如圖3所示；小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得第二法蘭小端面圓周的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在第二法蘭小端面圓周的中心；以第二法蘭小端面圓周的中心為原點(diǎn)，以第二法蘭小端面圓周的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立第二法蘭理想坐標(biāo)系base1；如圖4所示；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)c上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；tool1是機(jī)器人控制系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)標(biāo)定生成的；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝第一法蘭a；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使第一法蘭和第二法蘭小端面圓周的中心對準(zhǔn)，確保第一法蘭、第二法蘭的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端帶有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；實(shí)際上機(jī)械臂末端夾持的是第一法蘭，并無標(biāo)定件，但是在機(jī)械臂的對應(yīng)的機(jī)器人控制系統(tǒng)中，機(jī)器人控制系統(tǒng)是基于標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，也就是將機(jī)械臂末端假設(shè)為帶有標(biāo)定件時(shí)標(biāo)定件的尖端所在位置連線；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將第一法蘭小端面圓周的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至第一法蘭的小端面圓周中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一法蘭小端面圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至第一法蘭的小端面圓周中心處，已經(jīng)將移動(dòng)機(jī)械臂末端上夾持第一法蘭的夾持件的影響消除，機(jī)械臂末端沿x軸移動(dòng)若干個(gè)位置就是第一法蘭小端面圓周的中心所在位置；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一法蘭小端面圓周的中心，得到第一法蘭小端面圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)小端面圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置，若干個(gè)位置在base2下的坐標(biāo)已知；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一法蘭小端面圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一法蘭小端面圓周的中心，得到第一法蘭小端面圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)小端面圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將base2的x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一法蘭小端面圓周的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩法蘭之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對第一法蘭、第二法蘭進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)。第一法蘭和第二法蘭對準(zhǔn)后，如圖5所示。

本實(shí)施例是對連個(gè)法蘭小端面進(jìn)行對準(zhǔn)，如果要對兩個(gè)法蘭的法蘭盤端面進(jìn)行對準(zhǔn)的話，將第一法蘭小端面圓周中心和第二法蘭小端面圓周中心分別對應(yīng)替換為第一法蘭大端面圓周中心(第一法蘭法蘭盤端面圓周中心)和第二法蘭大端面圓周中心(第二法蘭法蘭盤端面圓周中心)，然后按照上述方案進(jìn)行即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)法蘭的法蘭盤端面進(jìn)行對準(zhǔn)。

實(shí)施例2

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，所述的兩工件分別為法蘭、圓管，包括以下步驟：

步驟1、圓管的理想坐標(biāo)系的建立：

圓管安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在圓管的夾持外側(cè)一端圓周的中心；以圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心為原點(diǎn)，以圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立圓管理想坐標(biāo)系base1；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝法蘭；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使法蘭和圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心對準(zhǔn)，確保法蘭、圓管的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端帶有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將法蘭小端面圓周的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至法蘭的小端面圓周中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的法蘭小端面圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的法蘭小端面圓周的中心，得到法蘭小端面圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)小端面圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的法蘭小端面圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的法蘭小端面圓周的中心，得到法蘭小端面圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)小端面圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將base2的x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的法蘭小端面圓周的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩法蘭之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對法蘭、圓管進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)。

實(shí)施例3

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，所述的兩工件分別為法蘭、圓管，包括以下步驟：

步驟1、法蘭的理想坐標(biāo)系的建立：

法蘭安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得法蘭小端面圓周的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在法蘭小端面圓周的中心；以法蘭小端面圓周的中心為原點(diǎn)，以法蘭小端面圓周的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立法蘭理想坐標(biāo)系base1；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝圓管；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使圓管和法蘭小端面圓周的中心對準(zhǔn)，確保圓管、法蘭的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端帶有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至圓管的小端面圓周中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，移動(dòng)機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心，得到圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，移動(dòng)機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心，得到圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩法蘭之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對圓管、法蘭進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)。

實(shí)施例4

基于空間點(diǎn)誤差修正的兩工件自動(dòng)對準(zhǔn)方法，所述的兩工件均為圓管，包括以下步驟：

步驟1、第二圓管的理想坐標(biāo)系的建立：

第二圓管安裝在小工作臺(tái)的夾持工具的末端，小工作臺(tái)的夾持工具朝向機(jī)械臂，利用測量儀器測得第二圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心以及法向量，將測量儀器的測量坐標(biāo)系建立在第二圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心；以第二圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心為原點(diǎn)，以第二圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心的法向量為x軸向量，y、z軸的建立滿足右手定則，建立第二圓管理想坐標(biāo)系base1；

步驟2、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定：

步驟2.1、在機(jī)械臂末端夾持帶有尖端的標(biāo)定件；

步驟2.2、手動(dòng)控制機(jī)械臂使夾持的標(biāo)定件尖端以任意四種姿態(tài)觸大工作臺(tái)上同一標(biāo)記點(diǎn)，在標(biāo)定件尖端標(biāo)定出工具坐標(biāo)系tool1；

步驟3、實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的標(biāo)定：

步驟3.1、撤去標(biāo)定件，在機(jī)械臂末端安裝第一圓管；

步驟3.2、使小工作臺(tái)回歸零位；

步驟3.3、手動(dòng)控制機(jī)械臂移動(dòng)，使第一圓管和第二圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心對準(zhǔn)，確保第一圓管、第二圓管的中心線重合；

步驟3.4、移動(dòng)小工作臺(tái)到任意位置，重復(fù)步驟3.3；

步驟3.5、針對步驟3.3和步驟3.4所對應(yīng)的機(jī)械臂末端，兩次中心線重合時(shí)假設(shè)機(jī)械臂末端帶有標(biāo)定件，得到的標(biāo)定件的尖端在工具坐標(biāo)系tool1中的連線定為實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的x軸正方向；

步驟3.6、手動(dòng)控制機(jī)械臂，將第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心移動(dòng)到base2的x軸空間上方某點(diǎn)，過該點(diǎn)作x軸的垂線，即為base2的y軸；定義實(shí)際工件坐標(biāo)系base2的y軸正方向；

步驟3.7、根據(jù)base2的xy平面及右手定則，確定出base2的z軸正方向，確定實(shí)際工件坐標(biāo)系base2；

步驟4、獲取修正信息并修正：

步驟4.1、將機(jī)械臂坐標(biāo)系tool0的原點(diǎn)移至第一圓管的夾持外側(cè)一端圓周中心處；

步驟4.2、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.3、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的x軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心，得到第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的x軸在base1中的方向信息；

步驟4.4、在base2坐標(biāo)系下，機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置；能夠得到若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base2下的坐標(biāo)p′；

步驟4.5、使用測量儀器分別測量出機(jī)械臂末端沿base2的y軸移動(dòng)若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心，得到第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1下的坐標(biāo)p，將這若干個(gè)夾持外側(cè)一端圓周的中心坐標(biāo)擬合成一條直線，該直線方向向量即為base2的y軸在base1中的方向信息；

步驟4.6、將base2的x、y軸向量叉乘得到base2的z軸在base1中的方向信息；

根據(jù)base2的x、y、z軸在base1中的方向信息能夠得到兩坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣r；

步驟4.7、利用旋轉(zhuǎn)矩陣r和步驟4.3、4.4中所述若干個(gè)位置處對應(yīng)的第一圓管夾持外側(cè)一端圓周的中心在base1和base2下的坐標(biāo)計(jì)算出base1和base2之間的平移矩陣t，取平均值；

步驟4.8、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t對兩圓管之間的誤差進(jìn)行修正，通過控制機(jī)械臂對第一圓管、第二圓管進(jìn)行自動(dòng)對準(zhǔn)。