[发明专利]一种考虑工件装夹误差校正的超声波自动检测方法

摘要

本发明公开了一种考虑工件装夹误差校正的超声波自动检测方法，能够针对工件存在装夹误差的情况下，通过工业机器人携带超声波探头进行C扫描检测路径的修正来实现装夹误差的补偿。具体过程为：通过工件转动过程中水声距随时间的变化规律，识别出工件的实际装夹误差，然后计算出工件坐标系到世界坐标系的路径变换矩阵，将工件在工件坐标系下的扫描目标路径经过矩阵变换计算得到探头在世界坐标系下的运动路径，即可得到校正后的探头运动路径。

主权项

1.一种考虑工件装夹误差校正的超声波自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，建立存在装夹误差时的工件转动模型，以固定的超声探头对水下工件进行超声波扫描，得到水声距随时间的变化规律，通过分析水声距的变化情况，识别工件的实际装夹误差；/n步骤2：建立世界坐标系、夹具坐标系和工件坐标系，并推导探头、夹具及工件在对应坐标系下的运动轨迹，建立装夹误差修正的运动学模型；/n步骤3：根据装夹误差修正的运动学模型，计算工件坐标系到世界坐标系的路径变换矩阵，最后将工件在工件坐标系下的扫描目标路径经过矩阵变换计算得到探头在世界坐标系下的运动路径；/n所述的步骤1中，工件的实装夹误差通过以下步骤计算：/n建立装夹误差时工件转动模型，表达式为公式1：/n /n其中，初始位置中心轴在XOY面的投影线与X轴夹角为α₀，r、表征偏心误差的影响下圆筒底面圆心的偏移量和偏心初相角，工件中心轴与Z轴夹角即装夹倾斜角为θ，在装夹误差的影响下，工件横截面在XOY面的投影为椭圆，Ω表示为O_eP₀与椭圆长轴的夹角；/n以超声波探头朝向工件上某一位置并固定，转动固定工件的转盘，得到工件该位置上环绕一圈A波信号，取A波信号的首时刻点为发射时刻点，表面一次回波的峰值所对应的时刻点n_FW为接收时刻点，则圆周上某一点的实际水声距可通过下式计算：/n /n其中，Δt表示始波至工件表面回波的渡越时间，c_w表示声速，利用公式2得到工件上所扫描的圆周上各点各自对应水声距l_w，绘制水声距与时间曲线l_w-t，与公式1进行最小二乘法曲线拟合，即可得到初始位置时工件的装夹误差。/n