机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法、装置、设备及介质与流程
本发明涉及机器人制孔，具体涉及机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法、装置、设备及介质。
背景技术：
1、随着科学技术的发展，工业机器人在制造领域获得了广泛的应用。在航空制造领域，机器人辅助装配也取得了较为广泛的研究，尤其是在民用航空制造企业，以波音、空客为首的世界著名航空制造巨头成功的应用机器人技术实现飞机装配自动化钻孔应用，并获得了广泛的推广。
2、受机器人加工范围限制，在进行制孔加工时，一般将零件安装于旋转工装上，通过工装旋转弥补机器人可达性的不足，实现全部加工孔位的覆盖。传统方案一般在离线编程阶段通过变化旋转工装角度来设置多个站位，并在每个站位下分别进行轨迹规划，存在站位划分经验依赖多、划分不合理等问题，严重制约离线编程和现场加工效率的提升。因此，为满足当前对于制孔机器人的高效应用，提高离线编程和现场加工效率，设计发明一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法具有重大的工程意义，在机器人加工企业有着广泛的应用前景。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对目前仅依据经验进行机器人制孔站位划分导致离线编程和现场加工效率低的问题，提供了机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法、装置、设备及介质，本方案基于聚类算法进行旋转工装转动角度的自动规划，且尽量实现较少的旋转角度组合即可完成全部孔位的覆盖，大幅提高了离线编程和制孔加工效率。
2、本发明的技术方案为：
3、一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，包括以下步骤：
4、步骤一，在cam系统中基于零件三维模型建立产品坐标系，并按孔排布顺序生成孔位信息集合pi；
5、步骤二，针对每个点位构建副法矢和切向向量，以获取点位在机器人基坐标系下完整姿态信息；
6、步骤三，以单位度数为间隔在0-360度区间内进行划分，产生工装旋转角度集合fi；
7、步骤四，获取工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量；
8、步骤五，取出覆盖孔位信息集合pi中孔数量最多的旋转角度a及对应的孔的集合mij；
9、步骤六，从孔位信息集合pi中去除孔位信息集合pi和mij的交集；
10、步骤七，判断孔位信息集合pi是否为空集，如果为空集，则处理完成；如果不为空集，则继续重复步骤五至步骤七，直至孔位信息集合pi为空集，即完成所有孔位覆盖。
11、进一步的，孔位信息集合pi中各子元素包含按孔位排布顺序表征的序列编号以及各孔位的点位坐标和法矢坐标。
12、进一步的，切向向量构建方式为：相邻点位连接后的向量在垂直于法向向量平面上的投影。
13、进一步的，副法矢向量构建方式为：按照右手法则，法向向量和切向向量的叉乘积。
14、进一步的，步骤三中，若旋转工装最小分度值大于单位度数，则以最小分度值为间隔在0-360度区间进行划分产生工装旋转角集合。
15、进一步的，步骤四中，基于旋量法机器人逆解算法获取工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量。
16、进一步的：步骤五中，所述的取出覆盖孔位信息集合pi中中孔数量最多的旋转角度a，包括：对获取的工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量从多到少进行排序，选取覆盖数量最多的结果所对应的旋转角度作为当前所选角度。
17、进一步的，本发明还提出了一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划装置，包括：
18、孔位信息生成模块，用于在cam系统中基于零件三维模型建立产品坐标系，并按孔排布顺序生成包括各点位置坐标和法矢坐标的孔位信息集合pi；
19、姿态信息完善模块，用于针对孔位信息生成模块得到的每个点位，构建副法矢和切向向量，以构建机器人末端tcp点的完整姿态信息；
20、旋转角度划分模块，用于以单位度数为间隔在0-360度区间进行划分，产生工装旋转角度集合fi；
21、数据处理模块，用于采用旋量法机器人逆解算法获取工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量；重复取出覆盖孔位信息集合pi中孔数量最多的旋转角度a及对应的孔的集合mij；然后从孔位信息集合pi中去除孔位信息集合pi和mij的交集，直到孔位信息集合pi为空集；
22、判断模块，用于判断数据处理模块输出的孔位信息集合pi是否为空集，并在数据处理模块输出结果为空集时停止规划。
23、进一步的，本发明还提出一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法中的步骤。
24、进一步的，本发明提出一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储的有计算机程序，运行该计算机程序可执行如上述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法中的步骤。
25、本发明的积极效果：
26、本发明无需在机器人制孔离线编程阶段进行不同工装旋转角度下的多站位规划，且能够依据零件孔位排布信息、机器人结构尺寸等信息，实现尽量少的工装旋转角度下的机器人钻孔加工大，大幅提高了离线编程和现场加工效率。
技术特征：
1.一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，孔位信息集合pi中各子元素包含按孔位排布顺序表征的序列编号以及各孔位的点位坐标和法矢坐标。
3.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，切向向量构建方式为：相邻点位连接后的向量在垂直于法向向量平面上的投影。
4.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，副法矢向量构建方式为：按照右手法则，法向向量和切向向量的叉乘积。
5.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，步骤三中，若旋转工装最小分度值大于单位度数，则以最小分度值为间隔在0-360度区间进行划分产生工装旋转角集合。
6.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，步骤四中，基于旋量法机器人逆解算法获取工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量。
7.根据权利要求1所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法，其特征在于，步骤五中，所述的取出覆盖孔位信息集合pi中中孔数量最多的旋转角度a，包括：对获取的工装旋转角度集合fi中每个旋转角度下有解的孔数量从多到少进行排序，选取覆盖数量最多的结果所对应的旋转角度作为当前所选角度。
8.一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划装置，其特征在于，包括：
9.一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储的有计算机程序，运行该计算机程序可执行如权利要求1至7任意一项所述的一种机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法中的步骤。
技术总结
本发明公开了机器人制孔中工装旋转角度自动规划方法、装置、设备及介质。包括：基于零件三维模型建立产品坐标系，并按孔排布顺序依次生成孔位信息集合；针对每个点位构建副法矢和切向向量；以单位度数为间隔进行划分，产生工装旋转角度集合；获取旋转角度集合中每个旋转角度下有解的孔数量；取出覆盖孔位信息集合中孔数量最多的旋转角度A及对应的孔的集合，并从孔位信息集合中去除；判断孔位信息集合是否为空集，是则处理完成；不是则继续重复前述步骤直至孔位信息集合为空集。本发明能够依据零件孔位排布信息、机器人结构尺寸等信息，实现尽量少的工装旋转角度下的机器人钻孔加工，大幅提高了离线编程和现场加工效率。
技术研发人员：李仁政,曾德标,高鑫,宋戈,沈昕,姜振喜,秦枭品,赵国波,王斌利,赵中刚
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23