CN103713579B

CN103713579B - 一种工业机器人作业方法

Info

Publication number: CN103713579B
Application number: CN201310680291.9A
Authority: CN
Inventors: 莫衡阳; 胡家强; 李春旺; 赵毅
Original assignee: Wuhan Wisco Hg Laser Large Scale Equipment Co ltd; Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: WUHAN WISCO-HGLASER LARGE SCALE EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103713579A

Abstract

本发明公开了一种工业机器人作业方法，涉及智能机械技术领域，其中，本发明包括获得一工件的三维模型图；然后，获得对所述工件的加工路径；再然后，自动计算出所述工件的工业机器人作业流程；最后，将所述作业流程导入所述工业机器人，以实现所述工业机器人对所述工件的作业。本发明通过离线编程的方法，利用工业机器人官方编程软件和第三方软件公司软件，如CAM软件，在编程过程中，只需导入工件的三维模型图，进而选择对工件的加工路径，即可自动计算出所述工件的工业机器人作业流程，达到了编程效率高、自动化水平高的技术效果。

Description

一种工业机器人作业方法

技术领域

本发明涉及智能机械技术领域，尤其涉及一种工业机器人作业方法。

背景技术

随着现代化生产的发展，工业机器人的利用率越来越高，大大的提高了工业化生产的效率和质量。

在利用工业机器人进行智能激光加工的技术领域中，现代激光加工应用主要依靠多轴（多数为三轴）数控机床进行，此方法只能应用于表面比较规则的零件，对于复杂零件例如大型模具束手无策。因此近年来工业机器人在现代工业制造过程中的应用日趋广泛，它的使用效率和经济性在很大程度上决定于它的编程方法。

目前工业机器人仍然采用传统的在线示教法编程。这对一些中小型企业来说，由于他们的产品寿命周期短、生产任务更迭快而导致的频繁编程占去了机器人大量的有效工作时间，从而大大降低了它的使用效率，无法体现其优越性。而且机器人运动轨迹的精度，在没有视觉传感器跟踪的情况下，基本上依赖于操作者在示教时的耐心细致和目测精度。随着机器人应用到中小批量生产以及所完成任务复杂程度的增加，这种示教编程方式已很难满足生产要求。

发明内容

本发明实施例提供一种工业机器人作业方法，用于解决现有技术中工业机器人编程效率低、自动化水平不高的技术问题，达到编程效率高、自动化水平高的技术效果。

本发明实施例提供了一种工业机器人作业方法，所述方法包括：获得一工件的三维模型图；获得对所述工件的加工路径；自动计算出所述工件的工业机器人作业流程；将所述作业流程导入所述工业机器人，以实现所述工业机器人对所述工件的作业。

进一步的，在所述获得一工件的三维模型图之前，还包括：校正TCP点。

进一步的，所述校正TCP点具体为：建立一个XY轴坐标系的参考物；用创建点的方法建立作业程序，其中两点坐标位置相同，且，配置所述工业机器人的姿态不同，工具转向预定角度；在工业机器人运行所述作业程序时，将第一点对准XY轴坐标系的原点，运行作业程序并记录第二点的位置，同时测量与原点的第一偏移值；根据工具转向的方向和所述第二点在坐标系的象限确定激光束的偏移方向，并确定激光器焦点朝向X正方向的第二偏移值；将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿。

进一步的，将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿之后，还包括：配置一个从X轴正向移到原点然后转向所述预定角度并沿Y轴正方向移动的路径程序，并配置于工业机器人中的所述参考物中进行验证。

进一步的，自动计算所述工件的工业机器人作业流程，具体为：当选取加工路径为工件的边时，自动生成加工路径。

进一步的，自动计算所述工件的工业机器人作业流程，具体为：当选取加工路径为工件的面时，导入CAD软件计算出加工路径。

进一步的，当选取加工路径为工件的面时，导入CAD软件计算出加工路径，具体为：通过所述CAD软件在工件上画出截面为三角形的路径条，其中所述三角形路径条的间距为激光光斑的长度；在设定TCP的时候，配置所述第二激光焦距，其中所述第二激光焦距为：第一激光焦距减去所述三角形路径条的间距，其中，所述第一激光焦距为原有设定的激光焦距。

进一步的，在所述将所述作业流程导入所述工业机器人之前，还包括：根据所述作业流程模拟加工所述工件。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明一实施例提供的一种工业机器人作业方法，通过离线编程的方法，利用工业机器人官方编程软件和第三方软件公司软件，如CAM软件，在编程过程中，只需导入工件的三维模型图，进而选择对工件的加工路径，即可自动计算出所述工件的工业机器人作业流程，达到了编程效率高、自动化水平高的技术效果。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种工业机器人作业方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例中一种工业机器人的结构示意图；

图3为本发明一实施例中校正TCP点的流程示意图；

图4为本发明一实施例中校正TCP点的参考物的设置示意图；

图5为本发明一实施例中当加工路径为工件的面时，设定TCP的原理示意图；

图6为本发明一实施例中当加工路径为工件的面时，设定TCP的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够更详细了解本发明，以下结合附图对本发明进行详细描述。

如图1所述，图1为本发明一实施例中一种工业机器人作业方法，所述方法包括：

步骤10：校正TCP点；

具体来说，所述TCP英文全称为TOOLCENTERPOINT，中文意思可以表示为工业机器人安装的工具工作点。

步骤20：获得一工件的三维模型图；

步骤30：获得对所述工件的加工路径；

步骤40：自动计算所述工件的工业机器人作业流程；

步骤50：将所述作业流程导入所述工业机器人，以实现所述工业机器人对所述工件的操作。

具体来说，如图2所示，本发明实施例所提供的一种工业机器人包括：激光器镜头1、半导体激光器2、六轴工业机器人的第六轴3、横移滑台4。其中，激光器镜头1安装在半导体激光器2上组成一个激光器镜头总成，整体固定在六轴工业机器人的第六轴3上，再将工业机器人底座安装在横移滑台4上，使得加工范围扩大。半导体激光器2交由工业机器人控制其焦距和路径，依靠工业机器人的离线编程软件完成。

进一步的，可以在通过工业机器人的离线编程软件来进行本发明的编程。具体来说，在工业机器人的离线编程软件中新建一个标准程序，将工件的三维模型图导入到该软件中，然后选取对工件的加工的面或者加工的线，此时软件会自动计算出工件的工业机器人的作业流程，也即工业机器人的路径程序，最后导入到机器人中完成加工。为了保证本发明实施例所提供的机器人的作业方法满足最终的需求，降低误差率，可以在导入工业机器人中完成加工之前，实施步骤41，即：根据所述作业流程模拟加工所述工件。也就是说，通过模拟加工确认编程的作业流程满足现实的需求，减少故障的发生。

在本实施例所提供的一种工业机器人作业方法中，步骤10：校正TCP点是一个关键点。如果校正不好则会严重影响加工精度，但是工业机器人的离线编程软件中并没有提供对TCP可进行校正的方法。故，本实施提供了一种TCP校正方法，如图3所示，包括：

步骤11：建立一个XY轴坐标系的参考物；

步骤12：用创建点的方法建立作业程序，其中两点坐标位置相同，且，配置所述工业机器人的姿态不同，工具转向预定角度；

步骤13：在工业机器人运行所述作业程序时，将第一点对准XY轴坐标系的原点，运行作业程序并记录第二点的位置，同时测量与原点的第一偏移值；

步骤14：根据工具转向的方向和第二点在坐标系的象限确定激光束的偏移方向，并确定激光器焦点朝向X正方向的第二偏移值；

步骤15：在编程软件中将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿；

步骤16：在编程软件中编写一个从X轴正向移到原点然后转向所述预定角度并沿Y轴正方向移动的路径程序，并配置于工业机器人中的所述参考物中进行验证。

下面为了更清楚的表达TCP的校正方法，结合附图4详细说明，其中，本实施例的参考物选用A4白纸。具体而言：

1.取一张空白A4纸，画一个XY坐标系；

2.在编程软件中用创建点方法进行编程，两点坐标位置都一样，只是机器人的姿态不一样，工具需转向90度，而激光器镜头始终与地面垂直；

3.在机器人中运行此程序，将第一点（附图4所示a）对准XY坐标系的原点，运行程序记下第二点（附图4所示b）的位置并测量与原点的偏移值，此例中第二点沿X轴Y轴正方向均偏移10mm；

4.根据工具转向的方向和第二点在坐标系的象限来确定激光束的偏移方向，利用相似三角形的数学方法进行计算，最终确定激光器焦点朝X正方向偏移了14.14mm，在编程软件中将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿；

5.在编程软件中编写一个从X轴正向移到原点然后转向90沿Y轴正方向移动的路径程序，拷入机器人中利用刚才的坐标纸进行验证。

另一方面，本发明实施例中的步骤40：自动计算所述工件的工业机器人程序代码，可以根据选取的加工路径不同而有不同的计算方法，具体而言：

步骤401：当选取加工路径为工件的边时，利用编程软件自动生成加工路径。

步骤402：当选取加工路径为工件的面时，导入CAD软件画出加工路径。

同时，对于本发明的实施例来说，由于工业机器人的编程软件中并没有面的选择，因此在进行面加工的时候需要在三维CAD软件中将需要加工的面上用“扫描”方式画出路径，如附图5、6所示，包括：

步骤4021：在工件1上画出截面为三角形的路径条2，其中所述三角形路径条的间距为激光光斑的长度；

步骤4022：在设定TCP的时候，配置所述第二激光焦距，其中所述第二激光焦距为：第一激光焦距减去所述三角形路径条的间距，其中，所述第一激光焦距为原有设定的激光焦距。

综上所述，通过本发明实施例所提供的方法，利用了工业机器人离线编程软件进行编程组成的激光加工系统，能完全替代传统的数控激光加工机床，对于复杂零件特别是大型模具有着很好的应用，也区别于一般的机器人人工示教编程方式，使加工效率得到提高。借助离线编程软件，可在办公室内完成机器人编程，无需中断生产。机器人程序可提前准备就绪，提高整体生产效率。借助软件提供的各种工具，可在不影响生产的前提下执行培训、编程和优化等任务，提升机器人系统的盈利能力。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种工业机器人作业方法，其特征在于，所述方法包括：

获得一工件的三维模型图；

获得对所述工件的加工路径；

自动计算出所述工件的工业机器人作业流程；

将所述作业流程导入所述工业机器人，以实现所述工业机器人对所述工件的作业；

在所述获得一工件的三维模型图之前，还包括：校正TCP点；

所述校正TCP点具体为：

建立一个XY轴坐标系的参考物；

用创建点的方法建立作业程序，其中两点坐标位置相同，且，配置所述工业机器人的姿态不同，工具转向预定角度；

在工业机器人运行所述作业程序时，将第一点对准XY轴坐标系的原点，运行作业程序并记录第二点的位置，同时测量与原点的第一偏移值；

根据工具转向的方向和所述第二点在坐标系的象限确定激光束的偏移方向，并确定激光器焦点朝向X正方向的第二偏移值；

将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿。

2.如权利要求1所述的作业方法，其特征在于：将TCP再朝X轴和Z轴进行偏移补偿之后，还包括：

配置一个从X轴正向移到原点，然后转向所述预定角度并沿Y轴正方向移动的路径程序，并配置于工业机器人中的所述参考物中进行验证。

3.如权利要求1所述的作业方法，其特征在于：自动计算所述工件的工业机器人作业流程，具体为：

当选取加工路径为工件的边时，自动生成加工路径。

4.如权利要求1所述的作业方法，其特征在于：自动计算所述工件的工业机器人作业流程，具体为：

当选取加工路径为工件的面时，导入CAD软件计算出加工路径。

5.如权利要求4所述的作业方法，其特征在于，当选取加工路径为工件的面时，导入CAD软件计算出加工路径，具体为：

通过所述CAD软件在工件上画出截面为三角形的路径条，其中所述三角形路径条的间距为激光光斑的长度；

在设定TCP的时候，配置第二激光焦距，其中所述第二激光焦距为：第一激光焦距减去所述三角形路径条的间距，其中，所述第一激光焦距为原有设定的激光焦距。

6.如权利要求1所述的作业方法，其特征在于，在所述将所述作业流程导入所述工业机器人之前，还包括：

根据所述作业流程模拟加工所述工件。