本發(fā)明涉及機(jī)械加工，尤其涉及微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置與方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代工業(yè)制造中，焊接機(jī)器人因其高效、精確和穩(wěn)定的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空航天等行業(yè)。這些行業(yè)對(duì)焊接質(zhì)量和效率的要求極高，焊接機(jī)器人憑借其穩(wěn)定的焊接性能和高重復(fù)定位精度，顯著提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。焊接機(jī)器人能夠代替人工完成繁重且危險(xiǎn)的焊接任務(wù)，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高了生產(chǎn)的安全性。焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和操作需要依賴于準(zhǔn)確的工具坐標(biāo)系，這需要通過工具坐標(biāo)標(biāo)定來實(shí)現(xiàn)。

2、工具坐標(biāo)標(biāo)定是指在機(jī)器人工作空間中，確定工具相對(duì)于基座的位姿，即工具在基座坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)。工具坐標(biāo)系的準(zhǔn)確標(biāo)定對(duì)于機(jī)器人執(zhí)行精確焊接至關(guān)重要，直接影響到焊接路徑的準(zhǔn)確性和焊接質(zhì)量。然而，由于焊接機(jī)器人的工作環(huán)境復(fù)雜、人員操作能力有限，工具坐標(biāo)標(biāo)定的精度往往難以保證。

3、現(xiàn)有的工具坐標(biāo)標(biāo)定方法主要是通過人工目測的方式進(jìn)行六點(diǎn)法標(biāo)定，這種方法由于其簡單易行、成本低廉，在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。另一種方法是采用接觸式的標(biāo)定，即通過尖端工具與標(biāo)定靶點(diǎn)的接觸，來確定工具的位置和姿態(tài)。此方法通過兩尖端工具的物理接觸來確定工具的位置和姿態(tài)。接觸式標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)在于其較高的標(biāo)定精度。具體操作時(shí)，通過判斷電路的通斷狀態(tài)，可以精確地確定工具是否接觸到標(biāo)定靶點(diǎn)。這種方式能夠顯著降低由于人為因素帶來的誤差，從而提高標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

4、但人工目測這種方法存在較大的主觀誤差，導(dǎo)致標(biāo)定精度不高，操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能水平也會(huì)影響標(biāo)定結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性，因此，這種方法在要求高精度標(biāo)定的場合中顯得不足，其次，接觸式的標(biāo)定方法雖然可以提高精度，但是在實(shí)際操作中，由于金屬尖端工具導(dǎo)電面積較大，操作時(shí)在較大誤差下仍可以導(dǎo)通電路，使得一些存在較大誤差的點(diǎn)被用于工具坐標(biāo)標(biāo)定，導(dǎo)致標(biāo)定精度提升有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置與方法，旨在解決現(xiàn)有的工具坐標(biāo)標(biāo)定方法，標(biāo)定精度不高的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，包括以下步驟：

3、將第一尖端工具安裝至焊槍末端，將第二尖端工具固定在焊接工件上；

4、將兩尖端工具連接至焊接機(jī)器人的控制柜，使所述控制柜在兩尖端工具接觸時(shí)能夠閉合電路，分離時(shí)能夠斷開電路，并在示教器上顯示通斷狀態(tài)；

5、使用六點(diǎn)法進(jìn)行工具坐標(biāo)標(biāo)定，標(biāo)定六個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，得到標(biāo)定結(jié)果；

6、對(duì)所述標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證合格，則完成標(biāo)定，若驗(yàn)證不合格，則重復(fù)標(biāo)定和驗(yàn)證操作，直至驗(yàn)證合格。

7、其中，所述第一尖端工具和所述第二尖端工具僅尖端部分導(dǎo)電，導(dǎo)電范圍縮為毫米級(jí)別。

8、其中，所述使用六點(diǎn)法進(jìn)行工具坐標(biāo)標(biāo)定，標(biāo)定六個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，得到標(biāo)定結(jié)果的具體方式：

9、使焊接機(jī)器人持所述第一尖端工具以三種不同姿態(tài)接觸所述第二尖端工具，并根據(jù)通電狀態(tài)記錄焊接機(jī)器人反饋第一坐標(biāo)、第二坐標(biāo)和第三坐標(biāo)；

10、操作焊接機(jī)器人將所述第一尖端工具軸線豎直方向接觸所述第二尖端工具，記錄位姿，得到第四坐標(biāo)；

11、基于所述第四坐標(biāo)，沿z軸正方向上移一段距離，記錄位姿，得到第五坐標(biāo)；

12、基于所述第五坐標(biāo)，沿x軸正方向平移一段距離，記錄位姿，得到第六坐標(biāo)；

13、基于六個(gè)坐標(biāo)位置計(jì)算工具坐標(biāo)系位姿，標(biāo)定點(diǎn)位所述第一坐標(biāo)至第四坐標(biāo)，計(jì)算出工具坐標(biāo)系原點(diǎn)位置，得到標(biāo)定結(jié)果。

14、其中，所述對(duì)所述標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證合格，則完成標(biāo)定，若驗(yàn)證不合格，則重復(fù)標(biāo)定和驗(yàn)證操作，直至驗(yàn)證合格的具體方式：

15、操作焊接機(jī)器人使兩尖端工具接觸，使焊槍以固定尖端工具為中心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中兩尖端工具會(huì)分離，當(dāng)兩尖端工具距離最大時(shí)記錄示教器上顯示的第一當(dāng)前坐標(biāo)；

16、基于所述第一當(dāng)前坐標(biāo)，操作焊接機(jī)器人僅沿x，y，z坐標(biāo)方向移動(dòng)，使兩尖端工具重新接觸，當(dāng)顯示通電后，記錄第二當(dāng)前坐標(biāo)；

17、計(jì)算所述第一當(dāng)前坐標(biāo)和所述第二當(dāng)前坐標(biāo)之間的距離，并將計(jì)算距離和合格距離進(jìn)行對(duì)比，若計(jì)算距離大于合格距離，則驗(yàn)證不合格，重復(fù)標(biāo)定和驗(yàn)證操作，直至驗(yàn)證合格，若計(jì)算距離小于等于合格距離，則驗(yàn)證合格，完成標(biāo)定。

18、第二方面，本發(fā)明還提供了焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置，應(yīng)用于如上述第一方面所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于；

19、包括焊接機(jī)器人、焊槍、第一尖端工具、第二尖端工具、控制柜和示教器，所述焊槍設(shè)置于所述焊接機(jī)器人一側(cè)，所述第一尖端工具與所述焊槍可拆卸連接，且位于所述焊槍遠(yuǎn)離所述焊接機(jī)器人一側(cè)，所述第二尖端工具設(shè)置于所述第一尖端工具一側(cè)，所述控制柜設(shè)置于所述焊接機(jī)器人一側(cè)，所述示教器與所述控制柜固定連接，且位于所述控制柜外側(cè)。

20、其中，所述控制柜包括控制模塊、散熱模塊和除塵模塊，所述控制模塊、所述散熱模塊和所述除塵模塊依次連接；

21、所述控制模塊，用于控制所述焊接機(jī)器人運(yùn)作，將所述第一尖端工具和所述第二尖端工具接觸或分離；

22、所述散熱模塊，用于對(duì)所述控制模塊進(jìn)行散熱防護(hù)；

23、所述除塵模塊，用于對(duì)所述散熱模塊進(jìn)行除塵，保障所述控制柜的正常散熱。

24、其中，所述焊接機(jī)器人包括轉(zhuǎn)動(dòng)座和機(jī)械臂，所述機(jī)械臂設(shè)置于所述焊槍一側(cè)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)座與所述機(jī)械臂固定連接，且位于所述機(jī)械臂底部。

25、本發(fā)明的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，將第一尖端工具安裝至焊槍末端，將第二尖端工具固定在焊接工件上；將兩尖端工具連接至焊接機(jī)器人的控制柜，使所述控制柜在兩尖端工具接觸時(shí)能夠閉合電路，分離時(shí)能夠斷開電路，并在示教器上顯示通斷狀態(tài)；使用六點(diǎn)法進(jìn)行工具坐標(biāo)標(biāo)定，標(biāo)定六個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，得到標(biāo)定結(jié)果；對(duì)所述標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證合格，則完成標(biāo)定，若驗(yàn)證不合格，則重復(fù)標(biāo)定和驗(yàn)證操作，直至驗(yàn)證合格，該方法通過將標(biāo)定用的尖端工具進(jìn)行通電，使其在接觸時(shí)閉合電路，分離時(shí)斷開電路，將有效提高精度，而接通電路時(shí)的精確，可以通過縮減導(dǎo)電面積達(dá)到，固定的標(biāo)定靶點(diǎn)的導(dǎo)電范圍縮減到毫米級(jí)別以下，會(huì)有效提高標(biāo)定精度；通過接觸式的標(biāo)定，可以有效減少人工目測的誤差，從而提高標(biāo)定的精度，該方法進(jìn)行多次通電測試，并查看通電時(shí)機(jī)器人反饋?zhàn)鴺?biāo)，方便及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化，該方法標(biāo)定方法簡單易行，只需要將標(biāo)定的工具坐標(biāo)固定在世界坐標(biāo)的同一點(diǎn)，然后通過電路的通斷來判斷工具是否接觸到了標(biāo)定靶點(diǎn)，從而提高標(biāo)定的精度，解決了現(xiàn)有的工具坐標(biāo)標(biāo)定方法，標(biāo)定精度不高的問題。

技術(shù)特征：

1.微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于；

3.如權(quán)利要求1所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于；

4.如權(quán)利要求1所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于；

5.焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法，其特征在于；

6.如權(quán)利要求5所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置，其特征在于；

7.如權(quán)利要求5所述的微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置與方法，其特征在于；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微接觸式標(biāo)定的焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系標(biāo)定裝置與方法，包括將第一尖端工具安裝至焊槍末端，將第二尖端工具固定在焊接工件上；將兩尖端工具連接至焊接機(jī)器人的控制柜，使所述控制柜在兩尖端工具接觸時(shí)能夠閉合電路，分離時(shí)能夠斷開電路，并在示教器上顯示通斷狀態(tài)；使用六點(diǎn)法進(jìn)行工具坐標(biāo)標(biāo)定，標(biāo)定六個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，得到標(biāo)定結(jié)果；對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證合格，則完成標(biāo)定，若驗(yàn)證不合格，則重復(fù)標(biāo)定和驗(yàn)證操作，直至驗(yàn)證合格，通過接觸式的標(biāo)定，可以有效減少人工目測的誤差，從而提高標(biāo)定的精度，解決了現(xiàn)有的工具坐標(biāo)標(biāo)定方法，標(biāo)定精度不高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：寧國松,李騰飛,黃偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶智能機(jī)器人研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15