[发明专利]一种基于板料拉伸变形的机器人折弯精度补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于板料拉伸变形的机器人折弯精度补偿方法，首先在折弯机V型槽口处建立补偿坐标系S，获取用户设置的折弯参数，当启动折弯跟对后，获取当前机器人系统的用户坐标系CS(X,Y,Z,A,B,C)、机器人TCP点位置P1(X,Y,Z,A,B,C)，并获取折弯目标位置P2(X,Y,Z,A,B,C)，计算板料在折弯过程中，板料的拉伸形形变，把在补偿坐标系S’的补偿转换用户坐标系CS下再补偿到位置点P2上，从而得到补偿后的新的目标位置P2’。本发明充分考虑到了板料在折弯过程中产生的拉伸形变，并把板料的形变补偿到机器人跟随的目标位置中，消除机器人在折弯跟随过程中对板料的拉扯或挤压，提高折弯精度。

主权项

一种基于板料拉伸变形的机器人折弯精度补偿方法，包含以下步骤：步骤1.通过三点法标定方式在折弯机V型槽口处建立补偿坐标系S，移动机器人末端到达折弯机V型槽口面的点为原点O,原点O位于V型槽折弯线正上方,标定点为P_O；以折弯机V型槽口中心线作为X轴,标定点为P_A，垂直于V型槽口指向机器人的方向为Y轴,在槽口平面选中一点，标定点为P_B，垂直于V型槽口面向上的方向为Z轴，从而得到补偿坐标系S(X,Y,Z,A,B,C),其中X、Y、Z为补偿坐标系S相对于机器人基坐标系的偏移，即标定原点P_O的X、Y、Z值；A、B、C为补偿坐标系S相对于机器人基坐标系的姿态旋转，计算方法如下：首先根据三个标定点，计算出补偿坐标系X轴、Y轴、Z轴的单位向量，公式如下：$\stackrel{\→}{X}=O\stackrel{\→}{A}=(X_X,X_Y,X_Z)$$\stackrel{\→}{Z}=O\stackrel{\→}{A}\×A\stackrel{\→}{B}=(Y_X,Y_Y,Y_Z)$$\stackrel{\→}{Y}=\stackrel{\→}{Z}\×\stackrel{\→}{Y}=(Z_X,Z_Y,Z_Z)$根据单位向量,可以得到旋转矩阵，如下公式所示：$R_S=\left[\begin{array}{ccc}{X}_X& X_Y& X_Z\\ Y_X& Y_Y& Y_Z\\ Z_X& Z_Y& Z_Z\end{array}\right]$根据Z‑Y‑Z欧拉转换公式，求出A、B、C的值，公式如下所示：$B=Atan2(\sqrt{{Z_X}^2+{Z_Y}^2},Z_Z)$A＝Atan2(Y_Z/sinB,X_Z/sinB)C＝Atan2(Z_Y/sinB，‑Z_X/sinB)步骤2.从机器人系统中获取用户设置的折弯参数：折弯成型角度α、折弯半径R、板厚T、V型槽口宽度W；步骤3.当启动折弯跟对后，获取当前机器人系统的用户坐标系CS(X,Y,Z,A,B,C)、机器人TCP点位置P1(X,Y,Z,A,B,C)，并获取折弯目标位置P2(X,Y,Z,A,B,C)；步骤4.计算板料在折弯过程中，板料的拉伸形形变：$L==\mathrm{\π}\frac{\mathrm{\α}(1-K)T}{180}$其中，π为圆周率，K为中性层折弯系数；步骤5.由已知的槽口宽度及折弯角度求出上模刀口的攻进距离：$H=\frac{W}{2tan\left(\frac{\mathrm{\α}}{2}\right)}$则S’相对于S的变换矩阵为从而得到变化后的补偿坐标系S’相对于基座标系的矩阵为其中B为基座标系符号，为补偿坐标系S在基座标B下的旋转矩阵；补偿的变换矩阵为

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