一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，涉及智能機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，其中，本發(fā)明包括獲得一工件的三維模型圖；然后，獲得對(duì)所述工件的加工路徑；再然后，自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程；最后，將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)所述工業(yè)機(jī)器人對(duì)所述工件的作業(yè)。本發(fā)明通過離線編程的方法，利用工業(yè)機(jī)器人官方編程軟件和第三方軟件公司軟件，如CAM軟件，在編程過程中，只需導(dǎo)入工件的三維模型圖，進(jìn)而選擇對(duì)工件的加工路徑，即可自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，達(dá)到了編程效率高、自動(dòng)化水平高的技術(shù)效果。
【專利說明】一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的利用率越來越高，大大的提高了工業(yè)化生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。
[0003]在利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行智能激光加工的【技術(shù)領(lǐng)域】中，現(xiàn)代激光加工應(yīng)用主要依靠多軸(多數(shù)為三軸)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行，此方法只能應(yīng)用于表面比較規(guī)則的零件，對(duì)于復(fù)雜零件例如大型模具束手無策。因此近年來工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)制造過程中的應(yīng)用日趨廣泛，它的使用效率和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上決定于它的編程方法。
[0004]目前工業(yè)機(jī)器人仍然采用傳統(tǒng)的在線示教法編程。這對(duì)一些中小型企業(yè)來說，由于他們的產(chǎn)品壽命周期短、生產(chǎn)任務(wù)更迭快而導(dǎo)致的頻繁編程占去了機(jī)器人大量的有效工作時(shí)間，從而大大降低了它的使用效率，無法體現(xiàn)其優(yōu)越性。而且機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的精度，在沒有視覺傳感器跟蹤的情況下，基本上依賴于操作者在示教時(shí)的耐心細(xì)致和目測(cè)精度。隨著機(jī)器人應(yīng)用到中小批量生產(chǎn)以及所完成任務(wù)復(fù)雜程度的增加，這種示教編程方式已很難滿足生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)機(jī)器人編程效率低、自動(dòng)化水平不高的技術(shù)問題，達(dá)到編程效率高、自動(dòng)化水平高的技術(shù)效果。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，所述方法包括:獲得一工件的三維模型圖；獲得對(duì)所述工件的加工路徑；自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程；將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)所述工業(yè)機(jī)器人對(duì)所述工件的作業(yè)。
[0007]進(jìn)一步的，在所述獲得一工件的三維模型圖之前，還包括:校正TCP點(diǎn)。
[0008]進(jìn)一步的，所述校正TCP點(diǎn)具體為:建立一個(gè)XY軸坐標(biāo)系的參考物；用創(chuàng)建點(diǎn)的方法建立作業(yè)程序，其中兩點(diǎn)坐標(biāo)位置相同，且，配置所述工業(yè)機(jī)器人的姿態(tài)不同，工具轉(zhuǎn)向預(yù)定角度；在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行所述作業(yè)程序時(shí)，將第一點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)XY軸坐標(biāo)系的原點(diǎn)，運(yùn)行作業(yè)程序并記錄第二點(diǎn)的位置，同時(shí)測(cè)量與原點(diǎn)的第一偏移值；根據(jù)工具轉(zhuǎn)向的方向和所述第二點(diǎn)在坐標(biāo)系的象限確定激光束的偏移方向，并確定激光器焦點(diǎn)朝向X正方向的第二偏移值；將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償。
[0009]進(jìn)一步的，將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償之后，還包括:配置一個(gè)從X軸正向移到原點(diǎn)然后轉(zhuǎn)向所述預(yù)定角度并沿Y軸正方向移動(dòng)的路徑程序，并配置于工業(yè)機(jī)器人中的所述參考物中進(jìn)行驗(yàn)證。
[0010]進(jìn)一步的，自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，具體為:當(dāng)選取加工路徑為工件的邊時(shí)，自動(dòng)生成加工路徑。
[0011]進(jìn)一步的，自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，具體為:當(dāng)選取加工路徑為工件的面時(shí)，導(dǎo)入CAD軟件計(jì)算出加工路徑。
[0012]進(jìn)一步的，當(dāng)選取加工路徑為工件的面時(shí)，導(dǎo)入CAD軟件計(jì)算出加工路徑，具體為:通過所述CAD軟件在工件上畫出截面為三角形的路徑條，其中所述三角形路徑條的間距為激光光斑的長(zhǎng)度；在設(shè)定TCP的時(shí)候，配置所述第二激光焦距，其中所述第二激光焦距為:第一激光焦距減去所述三角形路徑條的間距，其中，所述第一激光焦距為原有設(shè)定的激光焦距。
[0013]進(jìn)一步的，在所述將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人之前，還包括:根據(jù)所述作業(yè)流程模擬加工所述工件。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果如下:
[0015]本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，通過離線編程的方法，利用工業(yè)機(jī)器人官方編程軟件和第三方軟件公司軟件，如CAM軟件，在編程過程中，只需導(dǎo)入工件的三維模型圖，進(jìn)而選擇對(duì)工件的加工路徑，即可自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，達(dá)到了編程效率高、自動(dòng)化水平高的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法的流程示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中一種工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中校正TCP點(diǎn)的流程示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中校正TCP點(diǎn)的參考物的設(shè)置示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)加工路徑為工件的面時(shí)，設(shè)定TCP的原理示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)加工路徑為工件的面時(shí)，設(shè)定TCP的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，通過離線編程的方法，利用工業(yè)機(jī)器人官方編程軟件和第三方軟件公司軟件，如CAM軟件，在編程過程中，只需導(dǎo)入工件的三維模型圖，進(jìn)而選擇對(duì)工件的加工路徑，即可自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，達(dá)到了編程效率高、自動(dòng)化水平高的技術(shù)效果。
[0023]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更詳細(xì)了解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]如圖1所述，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，所述方法包括:
[0025]步驟10:校正TCP點(diǎn)；
[0026]具體來說，所述TCP英文全稱為TOOL CENTER POINT,中文意思可以表示為工業(yè)機(jī)器人安裝的工具工作點(diǎn)。
[0027]步驟20:獲得一工件的三維模型圖；
[0028]步驟30:獲得對(duì)所述工件的加工路徑；
[0029]步驟40:自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程；
[0030]步驟50:將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)所述工業(yè)機(jī)器人對(duì)所述工件的操作。
[0031]具體來說，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種工業(yè)機(jī)器人包括:激光器鏡頭1、半導(dǎo)體激光器2、六軸工業(yè)機(jī)器人的第六軸3、橫移滑臺(tái)4。其中,激光器鏡頭I安裝在半導(dǎo)體激光器2上組成一個(gè)激光器鏡頭總成,整體固定在六軸工業(yè)機(jī)器人的第六軸3上,再將工業(yè)機(jī)器人底座安裝在橫移滑臺(tái)4上，使得加工范圍擴(kuò)大。半導(dǎo)體激光器2交由工業(yè)機(jī)器人控制其焦距和路徑，依靠工業(yè)機(jī)器人的離線編程軟件完成。
[0032]進(jìn)一步的，可以在通過工業(yè)機(jī)器人的離線編程軟件來進(jìn)行本發(fā)明的編程。具體來說，在工業(yè)機(jī)器人的離線編程軟件中新建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序，將工件的三維模型圖導(dǎo)入到該軟件中，然后選取對(duì)工件的加工的面或者加工的線，此時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算出工件的工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)流程，也即工業(yè)機(jī)器人的路徑程序，最后導(dǎo)入到機(jī)器人中完成加工。為了保證本發(fā)明實(shí)施例所提供的機(jī)器人的作業(yè)方法滿足最終的需求，降低誤差率，可以在導(dǎo)入工業(yè)機(jī)器人中完成加工之前，實(shí)施步驟41，即:根據(jù)所述作業(yè)流程模擬加工所述工件。也就是說，通過模擬加工確認(rèn)編程的作業(yè)流程滿足現(xiàn)實(shí)的需求，減少故障的發(fā)生。
[0033]在本實(shí)施例所提供的一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法中，步驟10:校正TCP點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。如果校正不好則會(huì)嚴(yán)重影響加工精度，但是工業(yè)機(jī)器人的離線編程軟件中并沒有提供對(duì)TCP可進(jìn)行校正的方法。故，本實(shí)施提供了一種TCP校正方法，如圖3所示，包括:
[0034]步驟11:建立一個(gè)XY軸坐標(biāo)系的參考物；
[0035]步驟12:用創(chuàng)建點(diǎn)的方法建立作業(yè)程序，其中兩點(diǎn)坐標(biāo)位置相同，且，配置所述工業(yè)機(jī)器人的姿態(tài)不同，工具轉(zhuǎn)向預(yù)定角度；
[0036]步驟13:在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行所述作業(yè)程序時(shí)，將第一點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)XY軸坐標(biāo)系的原點(diǎn)，運(yùn)行作業(yè)程序并記錄第二點(diǎn)的位置，同時(shí)測(cè)量與原點(diǎn)的第一偏移值；
[0037]步驟14:根據(jù)工具轉(zhuǎn)向的方向和第二點(diǎn)在坐標(biāo)系的象限確定激光束的偏移方向，并確定激光器焦點(diǎn)朝向X正方向的第二偏移值；
[0038]步驟15:在編程軟件中將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償；
[0039]步驟16:在編程軟件中編寫一個(gè)從X軸正向移到原點(diǎn)然后轉(zhuǎn)向所述預(yù)定角度并沿Y軸正方向移動(dòng)的路徑程序，并配置于工業(yè)機(jī)器人中的所述參考物中進(jìn)行驗(yàn)證。
[0040]下面為了更清楚的表達(dá)TCP的校正方法，結(jié)合附圖4詳細(xì)說明，其中，本實(shí)施例的參考物選用A4白紙。具體而目:
[0041]1.取一張空白A4紙，畫一個(gè)XY坐標(biāo)系；
[0042]2.在編程軟件中用創(chuàng)建點(diǎn)方法進(jìn)行編程，兩點(diǎn)坐標(biāo)位置都一樣，只是機(jī)器人的姿態(tài)不一樣，工具需轉(zhuǎn)向90度,而激光器鏡頭始終與地面垂直；
[0043]3.在機(jī)器人中運(yùn)行此程序，將第一點(diǎn)(附圖4所示a)對(duì)準(zhǔn)XY坐標(biāo)系的原點(diǎn)，運(yùn)行程序記下第二點(diǎn)(附圖4所示b)的位置并測(cè)量與原點(diǎn)的偏移值，此例中第二點(diǎn)沿X軸Y軸正方向均偏移IOmm ；
[0044]4.根據(jù)工具轉(zhuǎn)向的方向和第二點(diǎn)在坐標(biāo)系的象限來確定激光束的偏移方向，利用相似三角形的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，最終確定激光器焦點(diǎn)朝X正方向偏移了 14.14mm，在編程軟件中將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償；
[0045]5.在編程軟件中編寫一個(gè)從X軸正向移到原點(diǎn)然后轉(zhuǎn)向90沿Y軸正方向移動(dòng)的路徑程序，拷入機(jī)器人中利用剛才的坐標(biāo)紙進(jìn)行驗(yàn)證。
[0046]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例中的步驟40:自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人程序代碼，可以根據(jù)選取的加工路徑不同而有不同的計(jì)算方法，具體而言:[0047]步驟401:當(dāng)選取加工路徑為工件的邊時(shí)，利用編程軟件自動(dòng)生成加工路徑。
[0048]步驟402:當(dāng)選取加工路徑為工件的面時(shí)，導(dǎo)入CAD軟件畫出加工路徑。
[0049]同時(shí)，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例來說，由于工業(yè)機(jī)器人的編程軟件中并沒有面的選擇，因此在進(jìn)行面加工的時(shí)候需要在三維CAD軟件中將需要加工的面上用“掃描”方式畫出路徑，如附圖5、6所示，包括:
[0050]步驟4021:在工件I上畫出截面為三角形的路徑條2，其中所述三角形路徑條的間距為激光光斑的長(zhǎng)度；
[0051]步驟4022:在設(shè)定TCP的時(shí)候，配置所述第二激光焦距，其中所述第二激光焦距為:第一激光焦距減去所述三角形路徑條的間距，其中，所述第一激光焦距為原有設(shè)定的激光焦距。
[0052]綜上所述，通過本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法，利用了工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件進(jìn)行編程組成的激光加工系統(tǒng)，能完全替代傳統(tǒng)的數(shù)控激光加工機(jī)床，對(duì)于復(fù)雜零件特別是大型模具有著很好的應(yīng)用，也區(qū)別于一般的機(jī)器人人工示教編程方式，使加工效率得到提高。借助離線編程軟件，可在辦公室內(nèi)完成機(jī)器人編程，無需中斷生產(chǎn)。機(jī)器人程序可提前準(zhǔn)備就緒，提高整體生產(chǎn)效率。借助軟件提供的各種工具，可在不影響生產(chǎn)的前提下執(zhí)行培訓(xùn)、編程和優(yōu)化等任務(wù)，提升機(jī)器人系統(tǒng)的盈利能力。
[0053]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方法，其特征在于，所述方法包括: 獲得一工件的三維模型圖； 獲得對(duì)所述工件的加工路徑； 自動(dòng)計(jì)算出所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程； 將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)所述工業(yè)機(jī)器人對(duì)所述工件的作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述作業(yè)方法，其特征在于:在所述獲得一工件的三維模型圖之前，還包括: 校正TCP點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的作業(yè)方法，其特征在于:所述校正TCP點(diǎn)具體為: 建立一個(gè)XY軸坐標(biāo)系的參考物； 用創(chuàng)建點(diǎn)的方法建立作業(yè)程序，其中兩點(diǎn)坐標(biāo)位置相同，且，配置所述工業(yè)機(jī)器人的姿態(tài)不同，工具轉(zhuǎn)向預(yù)定角度； 在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行所述作業(yè)程序時(shí)，將第一點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)XY軸坐標(biāo)系的原點(diǎn)，運(yùn)行作業(yè)程序并記錄第二點(diǎn)的位置，同時(shí)測(cè)量與原點(diǎn)的第一偏移值； 根據(jù)工具轉(zhuǎn)向的方向和所述第二點(diǎn)在坐標(biāo)系的象限確定激光束的偏移方向，并確定激光器焦點(diǎn)朝向X正方向的第二偏移值； 將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求3所述的作業(yè)方法，其特征在于:將TCP再朝X軸和Z軸進(jìn)行偏移補(bǔ)償之后，還包括: 配置一個(gè)從X軸正向移到原點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)向所述預(yù)定角度并沿Y軸正方向移動(dòng)的路徑程序，并配置于工業(yè)機(jī)器人中的所述參考物中進(jìn)行驗(yàn)證。
5.如權(quán)利要求1所述的作業(yè)方法，其特征在于:自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，具體為: 當(dāng)選取加工路徑為工件的邊時(shí)，自動(dòng)生成加工路徑。
6.如權(quán)利要求1所述的作業(yè)方法，其特征在于:自動(dòng)計(jì)算所述工件的工業(yè)機(jī)器人作業(yè)流程，具體為: 當(dāng)選取加工路徑為工件的面時(shí)，導(dǎo)入CAD軟件計(jì)算出加工路徑。
7.如權(quán)利要求6所述的作業(yè)方法，其特征在于，當(dāng)選取加工路徑為工件的面時(shí)，導(dǎo)入CAD軟件計(jì)算出加工路徑，具體為: 通過所述CAD軟件在工件上畫出截面為三角形的路徑條，其中所述三角形路徑條的間距為激光光斑的長(zhǎng)度； 在設(shè)定TCP的時(shí)候，配置所述第二激光焦距，其中所述第二激光焦距為:第一激光焦距減去所述三角形路徑條的間距，其中，所述第一激光焦距為原有設(shè)定的激光焦距。
8.如權(quán)利要求1所述的作業(yè)方法，其特征在于，在所述將所述作業(yè)流程導(dǎo)入所述工業(yè)機(jī)器人之前，還包括: 根據(jù)所述作業(yè)流程模擬加工所述工件。
【文檔編號(hào)】G05B19/4097GK103713579SQ201310680291
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】莫衡陽(yáng), 胡家強(qiáng), 李春旺, 趙毅 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 武漢武鋼華工激光大型裝備有限公司