白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法与流程

本发明主要涉及汽车领域，尤其涉及一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法。

背景技术：

在汽车白车身线体焊装车间里，焊接机器人的占比在80％左右，为提高现场焊接机器人的轨迹调试效率，一般采用仿真离线来进行调试。但由于现场的安装误差等原因，为了保证离线程序位置的精准性，在使用仿真离线调试前，通常需要把现场的安装误差测量出来后输入到仿真软件里面。这样保证了仿真软件里机器人相对于工装的位置与现场的一致性，再重新导出精准离线程序。

传统的测量方法是采用三坐标来进行测量，具体过程如下：

1、待现场安装完机器人和用于与机器人对应的焊接工装后，安排两个测量工程师(一个测量工程师操作关节臂三坐标测量仪，另一个测量工程师操作电脑)和一个机器人调试工程师进厂准备；2、先用关节臂三坐标测量仪测量夹具上的4个基准孔，以建立车身坐标系；3、机器人调试工程师手动移动机器人，使机器人带焊枪移动到工装的正上方大约1米处(关节臂三坐标测量仪可测量到的位置)；4、用关节臂三坐标测量仪的探针测量焊枪静电极帽的外圈处三个点，用三点建圆的方法找到焊枪静电极帽的圆心，再用探针测量焊枪静电极帽的端面和焊枪上的特征点来建立焊枪的tcp(toolcenterpoint的缩写，中心点)；5、找到此时焊枪tcp在之前建立和记录的工装车身坐标系下的位置，同时并记录下此时机器人示教器中显示的机器人六个轴的轴值；6、在电脑仿真模拟中设置工装的自身车型坐标为世界坐标，并把之前记录机器人的六个轴值输入到仿真机器人中(此时的机器人姿态与现场的一致)，然后平移焊枪的tcp与之前记录实际位置匹配；7、此时仿真软件里机器人相对于工装的位置已经与现场的一致，再重新导出离线程序，给机器人工程师使用。

上述测量方法不仅需要配相应的人力和物力，同时对每台机器人进行测量还会消耗掉大量现场改造的宝贵时间，成本较高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何方便、低成本地实现机器人与工装的位置关系的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法，包括以下步骤：

步骤110：安装位置辅助校准器，所述位置辅助校准器包括固定支架部分和用于定位机器人焊枪中心点的位置精定位模块；所述位置精定位模块一端通过旋转连接机构与所述固定支架部分连接，所述位置精定位模块另一端设有u型槽；所述u型槽上具有位于所述u型槽开口处的第一点和位于所述u型槽槽底的第二点，所述位置精定位模块上还设有用于定位的c点；

步骤120：移动机器人的焊枪至所述位置辅助校准器的u形槽处，并固定所述焊枪tcp的z方向旋转；

步骤130：移动所述焊枪至所述位置辅助校准器的c点处，并固定所述焊枪tcp的另外五个自由度；

步骤140：记录所述焊枪在所述位置辅助校准器的c点时所述机器人六个轴的轴值；

步骤150：在仿真模拟软件中输入已记录的所述机器人六个轴的轴值，并在所述仿真模拟软件中移动所述焊枪至所述位置辅助校准器的c点；

步骤160：重新导出所述仿真模拟软件的离线程序，所述离线程序中虚拟机器人相对虚拟位置辅助校准器的位置即为现场实际安装的机器人相对现场实际安装的位置辅助校准器的位置，从而测量出机器人相对于工装的实际位置。

进一步的，所述位置精定位模块一端设有用于与所述旋转连接机构连接的安装孔，所述安装孔内设有衬套；

所述旋转连接机构包括设于所述安装孔内的第一连接销和设于所述固定支架部分上的第二连接销，所述第一连接销和所述第二连接销通过螺钉可旋转地连接；所述位置辅助校准器的c点位于所述第一连接销顶面轴心处。

进一步的，所述固定支架部分包括水平底座和竖直支架板，所述水平底座和所述竖直支架板垂直连接；所述竖直支架板上设有至少两个位置精定位模块安装位；所述位置精定位模块一端通过所述旋转连接机构与所述竖直支架板上的所述位置精定位模块安装位连接；所述水平底座(11)的底部中心设有定位孔，所述定位孔两侧设有装配孔。

进一步的，所述步骤110具体包括以下步骤：

步骤111：用定位销和螺钉把所述位置辅助校准器固定到工装基础板的基准孔上，所述定位销将水平底座底部中心的定位孔与工装基础板的基准孔定位，所述螺钉插入定位孔两侧的装配孔中；

步骤112：旋转所述位置辅助校准器，使所述位置辅助校准器两侧的中心线槽都与工装基础板的基准线平起；

步骤113：拧紧两颗所述螺钉，固定住所述位置辅助校准器。

进一步的，所述步骤120具体包括以下步骤：

步骤121：让所述焊枪的静电极帽走到u形槽的开口处的第一点；

步骤122：调整所述焊枪tcp的z向角度，并保证在同一角度下，所述焊枪沿着x向直线可走到所述u形槽底部的第二点。

进一步的，所述的另外五个自由度分别是x方向移动、y方向移动、z方向移动、x方向旋转、y方向旋转。

进一步的，所述步骤130具体为：让所述焊枪在所述第二点后沿着所述焊枪tcp的x、y、z三个方向平移，使静电极帽走到位置精定位模块上的第一连接销处，所述静电极帽顶端与所述位置辅助校准器的上平面平齐，此时就限制住了所述焊枪的另外五个自由度，则焊枪的六个自由度都已经固定住。

进一步的，所述步骤140具体为：拍下现场机器人在所述位置辅助校准器的c点时机器人姿态照片，同时记录下机器人现场实际所述焊枪的静电极帽在所述位置辅助校准器的c点位置时，机器人示教器中机器人六个关节轴的轴值。

进一步的，所述步骤150具体为：把步骤140中记录的所述轴值输入到仿真对应的虚拟机器人里面去后锁定仿真虚拟机器人的六个关节，然后把仿真虚拟机器人和仿真虚拟焊枪在仿真中整体平移到仿真虚拟的位置辅助校准器的c点，此时仿真虚拟机器人相对于虚拟位置辅助校准器的位置就和现场实际安装的机器人与实际位置辅助校准器的位置相同。

本实施例所述的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法使用成本远低于关节臂三坐标测量仪的位置校准器，节约了成本；同时操作简单，只需要一位机器人调试工程师就可完成现有技术中需要两位测量工程师和一位机器人工程师的工作量，节约了人力；现有技术中的三坐标测量方法测量一个机器人位置需要2小时左右，而本实施例所述的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法只需要半小时即可，节约了时间，提高了效率。仿真工程师按照现场的测量的数值，修改仿真中机器人位置后重新导出离线给现场机器人调试直接使用，可大大提高机器人工程师的工作效率。

综上，本发明提供的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法克服了现有技术的不足，可简单、便捷地校准出机器人相对于工装的实际位置，使用方便，成本低，可大大提高工作效率，具有很强的通用性。

附图说明

附图通过示例说明本发明，而非限制本发明。类似的附图标记指代类似的元件。

图1为本实施例提供的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法的流程示图；

图2为位置辅助校准器结构示意图；

图3为水平底座的底部结构示意图；

图4为衬套结构示意图；

图5为位置辅助校准器安装过程步骤111示意图；

图6为位置辅助校准器安装过程步骤112示意图；

图7为位置辅助校准器安装过程步骤113示意图；

图8为位置辅助校准器使用示意图；

图9为图8中的局部放大图。

具体实施方式

参考本文阐述的详细图和描述，可以最好地理解本公开。

本实施例所述的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法利用机器人本身的高精度(把它自身当作个三坐标)，来测量出机器人与工装的位置关系。在这个过程中，通过机器人位置辅助校准器来把机器人和工装准确对接起来。

图1为本实施例提供的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法的流程示图，如图1所示，一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法，包括以下步骤：

步骤110：安装位置辅助校准器；

具体的，图2为本实施例采用的位置辅助校准器的结构示意图，如图2所示，所述的位置辅助校准器包括固定支架部分1和焊枪中心点(tcp)的位置精定位模块2，固定支架部分1和位置精定位模块2之间采用两销一钉连接，可保证位置精定位模块2的位置精度。

其中，固定支架部分1用于确保位置辅助校准器与工装的准确对接。固定支架部分1采用铝合金制成，包括水平底座11和竖直支架板12，水平底座11和竖直支架板12垂直连接。竖直支架板12上开有减重孔13，减重孔13可减小固定支架部分1的整体重量。

结合图3，水平底座11的底部中心设有定位孔111，定位孔111两侧设有装配孔112。水平底座11两侧设有中心线槽，用于与工装基础板的基准线对准定位。

位置精定位模块2用于确保焊枪中心点，具有6个自由度的唯一性。位置精定位模块2采用黄铜制成，可避免对电极帽的磕碰。位置精定位模块2一端设有安装孔21，位置精定位模块2另一端设有u型槽22。安装孔21内设有第一连接销，固定支架部分1上设有第二连接销，第一连接销和第二连接销通过螺钉连接，第二连接销可以相对第一连接销旋转，即位置精定位模块2可以相对固定支架部分1旋转，所述位置辅助校准器的c点位于所述第一连接销顶面轴心处。

本实施例中，安装孔21的内部直径为16mm，安装孔21内可以配置内部直径为13mm的衬套23，如图4所示，安装上衬套23可测量13mm的电极帽，去掉衬套23可测量16mm的电极帽，如此可对直径为13mm、16mm两种常用的电极帽进行测量。固定支架部分1的高度为416mm，宽度为60mm。

位置精定位模块2在固定支架部分1上有3个不同的高度可以选择安装。

进一步的，所述步骤110具体包括以下步骤：

步骤111：用一个定位销和两颗螺钉把所述位置辅助校准器固定到工装基础板的基准孔上，所述定位销将水平底座11底部中心的定位孔111与工装基础板的基准孔定位，两颗所述螺钉插入定位孔111两侧的装配孔112中，如图5所示；

步骤112：旋转所述位置辅助校准器，使所述位置辅助校准器两侧的中心线槽都与工装基础板的基准线平起，如图6所示；

步骤113：拧紧两颗所述螺钉，固定住所述位置辅助校准器，如图7所示。

步骤120：移动机器人的焊枪至所述位置辅助校准器的u形槽22处，并固定所述焊枪tcp的z方向旋转，如图8所示；

进一步的，所述步骤120具体包括以下步骤：

步骤121：机器人工程师通过示教器手动让所述焊枪的静电极帽走到u形槽的开口处的第一点a1，如图9所示，

步骤122：机器人工程师通过示教器手动调整所述焊枪tcp的z向角度，并保证在同一所述z向角度下，所述焊枪沿着x向直线可走到所述u形槽22底部的第二点a2，如图9所示。

步骤130：移动所述焊枪至所述位置辅助校准器的c点处，并固定所述焊枪tcp的另外五个自由度；

进一步的，所述的另外五个自由度分别是x方向移动、y方向移动、z方向移动、x方向旋转、y方向旋转。

进一步的，所述步骤130具体为：机器人工程师通过示教器手动让所述焊枪在所述第二点a2后沿着所述焊枪tcp的x、y、z三个方向平移，使静电极帽走到位置精定位模块2上的第一连接销处，且定义位置精定位模块2上的第一连接销处为所述的位置辅助校准器的c点，如图9所示，所述静电极帽顶端与所述位置辅助校准器的上平面平齐，此时就限制住了所述焊枪的另外五个自由度，则焊枪的六个自由度都已经固定住。

步骤140：记录所述焊枪在所述位置辅助校准器的c点时所述机器人六个轴的轴值；

进一步的，所述步骤140具体为：拍下现场机器人在所述位置辅助校准器的c点时机器人姿态照片，同时用表格记录下机器人现场实际所述焊枪的静电极帽在所述位置辅助校准器的c点位置时，机器人示教器中机器人六个关节轴的轴值。

步骤150：在仿真模拟软件中输入已记录的所述机器人六个轴的轴值，并在所述仿真模拟软件中移动所述焊枪至所述位置辅助校准器的c点；

进一步的，所述步骤150具体为：把步骤140中记录的所述轴值输入到仿真对应的虚拟机器人里面去后锁定仿真虚拟机器人的六个关节，然后把仿真虚拟机器人和仿真虚拟焊枪在仿真中整体平移到仿真虚拟的位置辅助校准器的c点，此时仿真虚拟机器人相对于虚拟位置辅助校准器的位置就和现场实际安装的机器人与实际位置辅助校准器的位置相同。

步骤160：重新导出所述仿真模拟软件的离线程序，所述离线程序中虚拟机器人相对虚拟位置辅助校准器的位置即为现场实际安装的机器人相对现场实际安装的位置辅助校准器的位置。

进一步的，所述步骤160具体为：最后用上述步骤(步骤110～步骤150)调整后的仿真虚拟机器人位置，来重新导出离线程序，这样的离线程序就是消除现场机器人的安装误差，使导出的离线程序与现场的实际情况保持一致，即所述离线程序中虚拟机器人相对虚拟位置辅助校准器的位置即为现场实际安装的机器人相对现场实际安装的位置辅助校准器的位置，从而测量出机器人相对于工装的实际位置。

本实施例利用机器人本身的高精度(把它自身当作一个三坐标)，来测量出机器人与工装的位置关系。在这个过程中，通过位置辅助校准器来把机器人和工装准确对接起来。本实施例提供的位置辅助校准器使用时，与工装基础板上的测量孔直接装配，不需要进行任何改动，确保了安装的精度。且同一主机厂的测量基准的标准是唯一的，所以本实施例提供的位置辅助校准器有较强的通用性。

本实施例所述的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法使用成本远低于关节臂三坐标测量仪的位置校准器，节约了成本；同时操作简单，只需要一位机器人调试工程师就可完成现有技术中需要两位测量工程师和一位机器人工程师的工作量，节约了人力；现有技术中的三坐标测量方法测量一个机器人位置需要2小时左右，而本实施例所述的一种白车身线体焊接机器人相对工装位置的测量方法只需要半小时即可，节约了时间，提高了效率。仿真工程师按照现场的测量的数值，修改仿真中机器人位置后重新导出离线给现场机器人调试直接使用，可大大提高机器人工程师的工作效率。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。