基于装配轨迹在线修正的红外LED自动装配系统设计

发布时间：2021-08-13 16:18

　　红外LED用于光电式成像定位系统的位置信号发生源,要求LED装配位置误差≤0.2mm,但手动无法保证对LED的一次性精确定位装配,因此设计了利用KUKA机械臂实现红外LED高精度自动装配的系统。通过分析工业机械臂自动装配工序的误差源,提出一种基于待装配孔位姿测量的装配轨迹在线修正方法,解决示教在线编程和离线编程轨迹更新的不足。建立三坐标测量机测量与KUKA机械臂运动控制之间的位姿变换和轨迹误差修正数学模型,完成基于装配轨迹在线修正的红外LED自动装配系统软硬件设计,搭建实验装置,通过实验对系统自动装配精度进行验证,实验表明,经过装配轨迹在线修正后红外LED自动装配位置误差由修正前的0.23mm降低到0.09mm以下,角度误差由修正前的0.27°降低到0.08°以下,实现红外LED正常装配,为基于工业机械臂的高精度自动装配系统设计提供参考。 

【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(08)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

自动装配工序误差源

本文基于在线补偿方法,将待装配工件实际位置偏差引入在线闭环补偿范围,提出一种基于待装配孔位姿测量的工业机械臂装配轨迹在线修正方法,具体修正流程如图2所示。利用三坐标测量机对待装配孔进行自动装配前的预检,获取测量数据,在上位机上解算出测量数据与预编译轨迹之间的位姿偏差,通过PLC实现对预编译轨迹位姿变量的补偿和更新,上载指令到控制器驱动机器人运动到实际待装配位姿,实现装配轨迹在线闭环修正,顺次完成自动装配任务,提高最终装配精度和柔性装配能力。1.2 待装配部件和自动装配系统坐标系

如图3所示是待装配部件和自动装配系统各单元坐标系。坐标系O1X1Y1Z1是三坐标测量机基准坐标系。由于三坐标测量机对待装配孔进行预检测量时只能获得待装配位姿的一维矢量信息,设计引入两个高精度基准孔1和2,以获得完整三维位姿信息,建立待装配部件坐标系O2X2Y2Z2。坐标系O3X3Y3Z3是工业机械臂末端执行器的工具坐标系,原点位于工具上,工具坐标系随机械臂执行末端而移动。坐标系O4X4Y4Z4是工业机械臂基坐标系,出厂时与位于机械臂底部的世界坐标系重合,通过设置KUKA机械臂控制器系统参数,使KUKA机械臂的基坐标系与三坐标测量机基准坐标系O1X1Y1Z1重合。1.3 待装配孔位置误差测量

【参考文献】：
期刊论文
[1]KUKA工业机器人位姿测量与在线误差补偿[J]. 史晓佳,张福民,曲兴华,刘柏灵,王俊龙.  机械工程学报. 2017(08)
[2]机载头盔瞄准显示系统动态性能研究[J]. 王永生.  电光与控制. 2013(08)
[3]高精度光学头部位置定位系统[J]. 汤勇,顾宏斌,张丛喆.  光学精密工程. 2013(02)
[4]图像式头盔瞄准具定位模型研究与仿真[J]. 闫龙.  电光与控制. 2010(09)
[5]利用激光跟踪仪对机器人进行标定的方法[J]. 任永杰,邾继贵,杨学友,叶声华.  机械工程学报. 2007(09)



本文编号：3340750