【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光加工，具體涉及一種激光加工機器人的三維曲面工件標定方法和裝置。
技術介紹
1、在激光加工機器人的應用場景中，激光加工頭安裝在六軸關節臂機器人的末端，通過機器臂的運動帶動激光加工頭到達指定位置并按規劃好的路徑對工件進行加工。在這一過程中，首先要對激光加工頭和機器臂建立機器人坐標系，這一步已經有很多成熟的方式可以實現，如基點標定法。在將激光加工頭導入機器人坐標的過程中，需要對工件進行標定，對工件的標定方法通常是通過在工件表面指定位置人工貼上標定點，然后操作機器臂改變姿態，使得激光加工頭依次對準每個標定點，記錄每個標定點的機器人姿態，從而計算出各個標記點的機器人坐標系坐標值，實現了工件的標定。
2、但是，這種人工貼標定點的方式十分不利于自動化運行，并且對于特殊材料的工件來說，在工件表面貼上標定點會損傷工件，在很多特殊加工環境下也不允許人工貼標定點，因此這種設置標定點的方式具有很大的局限性。為了實現無接觸產生標定點，本專利技術提出了一種新的設置標記點的方法和裝置，實現高精度、高效安全且快速、無接觸的在工件表面生成標記點。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，解決了現有的人工在工件表面貼標定點的方式不利于自動化運行，損傷工件，在特殊加工環境下應用局限定等問題，其利用激光指示光組合在三維曲面工件表面生成標定點的方法，可以實現無接觸、高效安全且快速在工件表面生成標定點，極大提高激光加工設備的自動化水平。此外，本專利技術
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、本專利技術的第一方面，提供一種激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，包括如下步驟：
4、建立機器人的坐標系統，并確定激光加工機器人的激光加工頭和激光加工頭上各激光指示燈的機器人坐標系位置，其中，激光加工頭外周設置有至少三組不共線的激光指示光組合裝置，每組激光指示光組合裝置包括兩個激光指示燈單元，每個激光指示燈單元包括伺服電機和激光指示燈，伺服電機控制激光指示燈在兩個正交角度 θ、 β上偏轉；
5、每組激光指示光組合裝置發出的指示光線匯聚形成一個激光匯聚點，在工件表面形成標定點，對三維曲面工件進行標定。
6、其中，當工件表面不存在明顯特征點時：
7、將工件放置于工作臺上，并將每組激光指示光組合裝置發出的指示光線匯聚在工件的表面，每組激光指示光組合裝置形成一個激光匯聚點；
8、根據每個激光指示燈的伺服電機的正交偏轉角角度和激光指示燈的機器人坐標系位置計算各個激光匯聚點在機器人坐標系中的位置；
9、利用三維相機將工件的三維模型數據導入至機器人坐標系中，通過對機器人坐標系中的工件三維模型進行旋轉、平移、拉伸，將計算出的各激光匯聚點在機器人坐標系中的位置與工件三維模型表面的各激光匯聚點一一對應重合，完成對三維曲面工件的標定。
10、其中，當工件表面存在明顯特征點時：
11、將工件的三維模型數據導入至機器人坐標系中，計算在機器人坐標系中，每組激光指示光組合裝置發出的指示光線匯聚在工件三維模型中表面選定的特征點時每個激光指示燈對應的伺服電機的正交偏轉角角度；
12、按照對應激光指示燈的伺服電機的正交偏轉角角度計算值驅動對應的伺服電機帶動各指示燈偏轉；
13、將工件放置于工作臺上，調節工件的位置，使得每組激光指示光組合裝置形成的激光匯聚點與工件表面選定的特征點一一重合，完成對三維曲面工件的標定。
14、進一步地，各組激光指示光組合裝置發出不同顏色的光線，各組激光指示光組合裝置內各激光指示燈的波長相同，發出相同顏色的光線，方便區分各組激光指示光組合裝置形成的激光匯聚點，以便于后續操作：將計算出的各激光匯聚點在機器人坐標系中的位置與工件三維模型表面的各激光匯聚點（按顏色識別）分別一一對應重合；或者將每組激光指示光組合裝置形成的激光匯聚點與工件表面選定的特征點（按顏色識別）分別一一重合。
15、進一步地，每組激光指示光組合裝置包括激光指示燈a1和a2，激光指示燈a1和激光指示燈a2的 β方向互相正交并相交于原點 a0，由此構建三維坐標系，激光指示燈a1和激光指示燈a2由各自的伺服電機驅動并在兩個正交方向上偏轉，直至發出的指示光線在三維坐標系中匯聚形成一個激光匯聚點 p。其中激光指示燈a1和a2的指示光直線分別為 l 1和 l 2，兩直線的交點為 p。
16、每組激光指示光組合裝置形成的對應的激光匯聚點的機器人坐標系坐標為，激光指示燈a1和a2的指示光直線 l 1和 l 2的參數方程式為：
17、；
18、其中，點p是直線 l 1和 l 2的交點，由上述可得的坐標需要滿足以下方程：
19、；
20、或；
21、上述公式中參數t和s的值由以下公式計算得到：
22、。
23、其中，激光指示燈a1和a2是激光加工頭上的固定點位，可以通過機器人基準點標定獲取其機器人坐標系坐標，激光加工頭上每組激光指示光組合裝置中激光指示燈a1和a2的機器人坐標系位置分別為和；是激光指示燈a1和a2的β轉動方向的交點；激光指示燈a1和a2的指示光直線分別為 l 1和 l 2，兩直線的交點為 p，激光指示燈a1和a2的正交偏轉角度分別為 θ 1、 β 1和 θ 2、 β 2，通過轉伺服電機的偏轉角度直接讀取，可知， θ 1、 β 1和 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，當工件表面不存在明顯特征點時：
3.根據權利要求1所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，當工件表面存在明顯特征點時：
4.根據權利要求1～3中任一項所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，各組激光指示光組合裝置發出不同顏色的光線，每組激光指示光組合裝置內各激光指示燈發出相同顏色的光線。
5.根據權利要求4所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，每組激光指示光組合裝置包括激光指示燈A1和A2，激光指示燈A1和激光指示燈A2的β方向互相正交并相交于原點A0，由此構建三維坐標系，每組激光指示光組合裝置發出的指示光線匯聚形成一個激光匯聚點。
6.根據權利要求5所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，每組激光指示光組合裝置形成的對應的激光匯聚點的機器人坐標系坐標為?，計算公式如下所示：
7.一種激光加工機器人
8.根據權利要求7所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定裝置，其特征在于，各組激光指示光組合裝置發出不同顏色的光線，每組激光指示光組合裝置中各激光指示燈發出相同顏色的光線。
9.根據權利要求8所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定裝置，其特征在于，所述激光加工頭由機器臂驅動運動。
10.一種如權利要求7所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定裝置的應用，其特征在于，該裝置用于對激光焦點或者焦平面進行指示。
...【技術特征摘要】
1.一種激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，當工件表面不存在明顯特征點時：
3.根據權利要求1所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，當工件表面存在明顯特征點時：
4.根據權利要求1～3中任一項所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，各組激光指示光組合裝置發出不同顏色的光線，每組激光指示光組合裝置內各激光指示燈發出相同顏色的光線。
5.根據權利要求4所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，每組激光指示光組合裝置包括激光指示燈a1和a2，激光指示燈a1和激光指示燈a2的β方向互相正交并相交于原點a0，由此構建三維坐標系，每組激光指示光組合裝置發出的指示光線匯聚形成一個激光匯聚點。
6.根據權利要求5所述的激光加工機器人的三維曲面工件標定方法，其特征在于，每組激光指示光組合裝置形成的對應...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹宇，肖武，吳讓大，李斌，李瑞彥，徐廣琪，
申請(專利權)人：浙江摩克激光智能裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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