一种旋转胶头校准方法与流程

1.本发明属于自动点胶技术领域，具体涉及一种旋转胶头校准方法。


背景技术：

2.自动点胶机工作过程中，需要频繁更换点胶枪或者胶头，胶头校准是决定多轴自动点胶机点胶精度的关键因素，其中胶头的校准是胶头校准中的难点问题，市面上普遍采用相机识别定位胶点图像的方式进行校准，成本高，需要较大的装置安装空间，且对于不同直径胶头需要更换检测模板，增加操作难度。
3.基于此，本发明提出一种旋转胶头校准方法，仅需利用一个光电传感器和一个测距传感器，便可实现胶头的末端校准功能，同时可以自适应不同直径的胶头。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种旋转胶头校准方法，其包括如下的步骤：
5.在胶头下方安装传感器基座，传感器基座上安装有测距传感器与光电传感器，利用测距传感器测量胶头的长度，确定点胶头长度方向的补偿量；利用光电传感器作为胶头末端的到位感应装置，记录胶头运动过程中末端触发到位信号时的实时坐标值。
6.设定胶头的x,y,z方向，胶头的旋转轴线对应的方向为z方向；测距传感器的探头轴线处于光电传感器感应线垂直且平分的平面内；设定旋胶头末端相对旋转中心线偏移的最大量ζ和该偏移量对应的旋转角度α；
7.整个过程分为标定、检测和补偿三个过程。
8.所述标定过程如下：
9.s1：移动点胶机的胶头至位置a，使胶头垂直于测距传感器，同时胶头末端处于传感器量程范围内，采集胶枪末端相对于测距传感器的数值s0，a位置x方向读数为x0；
10.s2：z方向移动胶枪至位置b，胶头至角度0
°
，此时胶头底部刚好与光电传感器的感应线底部齐平，若胶头为斜口，则胶头斜口上沿与光电传感器的感应线底部齐平，在该位置点胶机z方向坐标z0；
11.s3：胶头向光电传感器方向水平移动胶枪至位置c，记录移动过程中光电传感器感应到胶头末端时的点胶机x坐标x1；
12.s4：水平移动胶头至位置b，记录移动过程中光电传感器到胶头末端时的点胶机x坐标x2；
13.s5：胶头至角度180
°
，移动胶头至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器感应到胶头末端时的点胶机x坐标x3和x4；
14.s6：根据对称性，通过以上过程可以获得当4光电传感器感应到胶头旋转中心线时的位置d与位置a的距离为：d0＝|(x1+x2)/2-x0+(x3+x4)/2-x0|。
15.进一步，每次胶头出现歪斜或者更换胶头时需要进行一次检测，检测过程如下：
16.p1：安装实际点胶胶头，控制点胶机移动胶头至位置a，采集胶枪末端相对于测距传感器的数值s1；
17.p2：z方向移动胶枪至位置b1，旋转胶头至角度0
°
，在该位置点胶机z方向坐标为z2＝z0+(s
1-s0)；
18.p3：胶头移动至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器感应到胶头末端时的点胶机x坐标x5和x6；
19.p 4、旋转胶头至角度90
°
，移动胶头至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器感应到胶头末端时的点胶机x坐标x7和x8；
20.p5：通过以上过程可得，当旋转胶头旋转角度为0
°
时，胶头末端在x方向相对于旋转中心线的偏差为：
21.ζ1＝|(x5+x6)/2-x0|-d022.胶头末端在y方向相对于旋转中心线的偏差为：
23.ζ2＝|(x7+x8)/2-x0|-d024.胶头末端相对于旋转中心线的最大偏移量为：
[0025][0026]
胶头末端相对于旋转中心线的最大偏移量对应的夹角为：
[0027]
α＝m*π+tan-1
|ζ2/ζ1|
[0028]
当ζ1＝0，ζ2》＝0时，α＝90
°
；
[0029]
当ζ1＝0，ζ2《＝0时，α＝270
°
；
[0030]
当ζ1》0时,m＝0；
[0031]
当ζ1《0时,m＝0。
[0032]
进一步，补偿过程如下：
[0033]
补偿过程应用于所有的实际点胶轨迹中，假设胶头旋转角度为β时，点胶的目标坐标为o(x,y,z)，由于胶头长度不同且存在歪斜情况，点胶机实际需要移动的坐标为o’(x’,y’,z’)，胶头补偿过程计算公式如下：
[0034]
x’＝x+ζ*cos(α+β)；
[0035]
y’＝y+ζ*sin(α+β)；
[0036]
z’＝z+(s
1-s0)。
[0037]
本发明所达到的有益效果为：
[0038]
本发明提供一种旋转胶头校准方法，获取到胶头的长度方向补偿量，以及相对旋转中心线偏移的最大量和该偏移量对应的旋转角度，从而对实际点胶的点胶机规划位置进行补偿，保证点胶位置的精准。本发明方法的实现仅需要借助一个测距传感器和一个光电传感器采集胶头即可实现，安装空间小，对于不同直径胶头无需更换检测模板，操作简单，大大提高了点胶位置的准确性。
附图说明
[0039]
图1是胶头校准装置及坐标系设定示意图；
[0040]
图2是胶头标定过程示意图；
[0041]
图3是胶头检测过程示意图。
[0042]
图中标号：
[0043]
1、传感器基座；2、测距传感器；3、胶头；4、光电传感器。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
[0045]
参照图1-3，本发明一种旋转胶头3校准方法仅需要借助一个测距传感器2和一个光电传感器4采集胶头3即可实现，在胶头3下方安装传感器基座1，传感器基座1上安装有测距传感器2与光电传感器4，前者用来测量胶头3的长度，即确定点胶头3长度方向的补偿量，后者作为点胶机胶头3末端的到位感应装置，可以用来记录点胶机运动过程中末端触发到位信号时的实时坐标值，实际应用中，首先利用对称性计算出旋转中心与光电传感器4的位置差，再将胶头3旋转相差90度去触发光电传感器4，记录坐标值，最后通过以上的坐标数据进行计算，获取到胶头3末端相对旋转中心线偏移的最大量和该偏移量对应的旋转角度。
[0046]
为便于描述，以龙门式四轴点胶机为例，同时设定点胶机的x,y,z方向如图1所示，其中旋转胶头3的旋转轴线对应的方向为z方向，测距传感器2的探头轴线处于光电传感器4感应线垂直且平分的平面内，且该平面平行于xz平面。设定旋胶头3末端相对旋转中心线偏移的最大量ζ和该偏移量对应的旋转角度α，整个过程分为标定、检测和补偿3个过程，其中对于同一台设备，标定仅需要执行一次，标定过程如图2所示。
[0047]
1、任选一胶头3，控制点胶机移动胶头3至位置a，使胶头3垂直于测距传感器2，同时胶头3末端处于传感器量程范围内，采集胶枪末端相对于测距传感器2的数值s0，a位置x方向读数为x0；
[0048]
2、z方向移动胶枪至位置b，旋转胶头3至角度0
°
，此时胶头3底部刚好与光电传感器4的感应线底部齐平(若点胶头3为斜口，则点胶头3斜口上沿与光电传感器4的感应线底部齐平)，在该位置点胶机z方向坐标z0；
[0049]
3、胶头3向光电传感器4方向水平移动胶枪至位置c，记录移动过程中4光电传感器4感应到胶头3末端时的点胶机x坐标x1；
[0050]
4、水平移动胶头3至位置b，记录移动过程中4光电传感器4到胶头3末端时的点胶机x坐标x2；
[0051]
5、旋转胶头3至角度180
°
，移动胶头3至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器4感应到胶头3末端时的点胶机x坐标x3和x4；
[0052]
根据对称性，通过以上过程可以获得当4光电传感器4感应到胶头3旋转中心线时的位置d与位置a的距离为
[0053]
d0＝|(x1+x2)/2-x0+(x3+x4)/2-x0|；
[0054]
每次胶头3出现歪斜或者更换胶头3时需要进行一次检测，检测过程如图3所示。
[0055]
1、安装实际点胶胶头3，控制点胶机移动胶头3至位置a，采集胶枪末端相对于测距传感器2的数值s1；
[0056]
2、z方向移动胶枪至位置b1，旋转胶头3至角度0
°
，在该位置点胶机z方向坐标为z2＝z0+(s
1-s0)；
[0057]
3、胶头3移动至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器4感应到胶头3末端时的点胶机x坐标x5和x6；
[0058]
4、旋转胶头3至角度90
°
，移动胶头3至位置c，再返回位置b，记录两次平移时4光电传感器4感应到胶头3末端时的点胶机x坐标x7和x8；
[0059]
通过以上过程可得，当旋转胶头3旋转角度为0
°
时，胶头3末端在x方向相对于旋转中心线的偏差为
[0060]
ζ1＝|(x5+x6)/2-x0|-d0[0061]
胶头3末端在y方向相对于旋转中心线的偏差为
[0062]
ζ2＝|(x7+x8)/2-x0|-d0[0063]
胶头3末端相对于旋转中心线的最大偏移量为
[0064][0065]
胶头3末端相对于旋转中心线的最大偏移量对应的夹角为
[0066]
α＝m*π+tan-1
|ζ2/ζ1|
[0067]
当ζ1＝0，ζ2》＝0时，α＝90
°
；
[0068]
当ζ1＝0，ζ2《＝0时，α＝270
°
；
[0069]
当ζ1》0时,m＝0；
[0070]
当ζ1《0时,m＝0。
[0071]
补偿过程应用于所有的实际点胶轨迹中，假设胶头3旋转角度为β时，点胶的目标坐标为o(x,y,z)，由于胶头3长度不同且存在歪斜情况，点胶机实际需要移动的坐标为o’(x’,y’,z’)，胶头3补偿过程计算公式如下：
[0072]
x’＝x+ζ*cos(α+β)；
[0073]
y’＝y+ζ*sin(α+β)；
[0074]
z’＝z+(s
1-s0)。
[0075]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。