具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1中，弯管折弯的用户坐标系的标准位置：针对不同管径的管件，用户坐标系的原点位于管件端面(即标准标定块4的端面)轴线上，用户坐标系的正Y方向为沿管件朝外，正Z方向与世界坐标系一致(即竖直向上)，通过右手定则确定正X方向。

参照图3中，弯管折弯的工具坐标系的标准位置：针对不同管径的管件，工具坐标系的原点位于模具端面(即沿标准标定块4的端面进行偏移)轴线上，正Y方向沿管件朝外，正Z方向与世界坐标系一致(即竖直向上)，通过右手定则确定+X方向。

本发明提供一种机器人弯管坐标系标定方法，属于机器人领域，如图1-12所示，包括：

步骤S1，将探针3固定安装于一机器人的弯管机头1上，标准标定块4固定安装于一旋转夹持器2上；

步骤S2，根据探针3自动标定生成一第一工具坐标系，以及根据标准标定块4自动标定生成一用户坐标系；

步骤S3，将探针3移动至标准标定块4的端面上，并依次沿用户坐标系的坐标轴方向移动机器人，根据机器人移动后的位置与用户坐标系的各坐标轴方向的偏差计算得到用户坐标系的夹角补偿值，并补偿至用户坐标系中；

步骤S4，机器人沿着用户坐标系的坐标轴方向分别在标准标定块4的端面进行位置采集，将采集的位置坐标与标准标定块4的端面坐标进行对比，对用户坐标系的位置进行矫正。

具体的，在本实施例中，在进行弯管的用户坐标系标定前，如图1和图2所示，先将标准标定块4夹持于机器人弯管系统中的旋转夹持器2上；将红宝石探针3或者激光传感器等安装于弯管机头1上，弯管机头1安装于机器人末端连接器上；其中标准标定块4的直线度和平面度可由高精度机加工进行保证。

如图5所示，用户坐标系的标定方法具体包括如下步骤：

将探针3固定于机器人弯管机头1上，标准标定块4固定于旋转夹持器2上；

按照操作引导界面，首先示教一个点位，完成探针3的TCP(Tool Center Point)自动标定；生成标定第一工具坐标系(TCP)，第一工具坐标系的原点与探针3的原点位置重合，第一工具坐标系的坐标系方向与世界坐标系方向一致，并激活第一工具坐标系；

按照操作引导界面的流程，通过标准标定块4上的特征引导，示教一个定位点，对标准标定块4的端面自动标定，并计算出标准标定块4端面的法向量，即为用户坐标系的正Y方向，世界坐标系的正Z方向即为用户坐标系正Z方向，同时机器人自动标定出标准标定块4的圆柱表面，确定并计算出标准标定块4端面的圆心位置，即为用户坐标系的原点，参见图9a-9b；

校正用户坐标系：激活当前工具坐标系1和标定后的用户坐标系(需说明的是，以下过程可由机器人弯管系统自动完成)，具体校正过程如下：

作为优选的实施方式，如图7所示，步骤S3中，具体包括：

步骤S31，将探针3移动至标准标定块4的端面上，沿用户坐标系的X轴方向移动机器人，计算机器人在X轴方向移动的第一距离：△X＝x2-x1，其中，x1表示移动前机器人在用户坐标系的X轴方向的坐标值，x2表示移动后机器人在用户坐标系的X轴方向的坐标值；

以及计算机器人在Y轴方向的第一点位差：△Y1＝y2–y1，其中，y1表示移动前机器人在用户坐标系的Y轴方向的坐标值，y2表示移动后机器人在用户坐标系的Y轴方向的坐标值；

根据Y轴方向的第一点位差与X轴方向移动的第一距离的比值的反正切值α＝arctan(△Y1/△X)，得到用户坐标系绕Z轴方向的夹角补偿值；

通过以上偏差逐步修正，直到α<0.01°，完成校验与补偿。

步骤S32，将探针3移动至标准标定块4的端面上，沿用户坐标系的Z轴方向移动机器人，计算机器人在Z轴方向移动的第二距离：△Z＝z2-z1，其中，z1表示移动前机器人在用户坐标系的Z轴方向的坐标值，z2表示移动后机器人在用户坐标系的Z轴方向的坐标值；

以及计算机器人在Y轴方向的第二点位差：△Y2＝y4–y3，其中，y3表示移动前机器人在用户坐标系的Y轴方向的坐标值，y4表示移动后机器人在用户坐标系的Y轴方向的坐标值；

根据Y轴方向的第二点位差与Z轴方向移动的第二距离的比值的反正切值β＝arctan(△Y2/△Z)，得到用户坐标系绕X轴方向的夹角补偿值；

通过以上偏差逐步修正，直到β<0.01°，完成校验与补偿。

步骤S33，将用户坐标系绕Z轴方向和X轴方向的夹角补偿值α和β补偿至用户坐标系绕Z方向旋转角度和绕X方向旋转角度后，按照右手定则自动确定用户坐标系的Y轴方向的夹角补偿值，即补偿前用户坐标系为：(x，y，z，w，p，r)，补偿后用户坐标系(x，y，z，w1，p1，r1)，参见图9b-9c。

作为优选的实施方式，如图8所示，步骤S6中，具体包括：

步骤S41，机器人沿着用户坐标系的X轴与Z轴方向分别在标准标定块4的端面进行位置采集；

步骤S42，将采集的位置坐标与标准标定块4的端面直径进行对比，于对比结果表示X轴方向的偏差小于一第一预设偏差值、Z轴方向的偏差小于一第二预设偏差值、Y轴方向的偏差小于一第三预设偏差值时，完成对用户坐标系的位置矫正。

具体的，在本实施例中，完成姿态标定后，机器人沿着用户坐标系的X轴与Z轴方向分别在圆柱面进行位置采集，并与圆柱直径对比：X轴方向的偏差△X<0.01mm，Z轴方向的偏差△Z<0.01mm，同时自动在端面的多个位置自动采集Y值，Y轴方向的偏差△Y<0.01mm，通过以上方式完成位置矫正。

完成姿态校正和位置校正后的用户坐标系为(x1，y1，z1，w1，p1，r1)，参见图9d。

作为优选的实施方式，还包括：

步骤S5，将探针3固定安装于旋转夹持器2上，标准标定块4固定安装于机器人的弯管机头1上；

步骤S6，根据标准标定块4自动标定生成一第二工具坐标系；

步骤S7，移动机器人，以使标准标定块4的端面与探针3接触，并依次沿第二工具坐标系的坐标轴方向移动机器人，根据机器人移动后的位置与第二工具坐标系的各坐标轴方向的偏差计算得到第二工具坐标系的夹角补偿值，并补偿至第二工具坐标系中；

步骤S8，机器人沿着第二工具坐标系的坐标轴方向分别在标准标定块4的端面进行位置采集，将采集的位置坐标与标准标定块4的端面坐标进行对比，对第二工具坐标系的位置进行矫正。

具体的，在本实施例中，进行弯管的第二工具坐标系标定前，如图3和图4所示，先将标准标定块4夹持于机器人弯管系统中弯管机头1上；将红宝石探针3或者激光传感器等安装于旋转夹持器2上，机器人手持弯管机头1进行工具坐标系标定。

如图6所示，第二工具坐标系的标定方法具体包括如下步骤：

将探针3取下，固定于旋转夹持器2上，标准标定块4固定于机器人弯管机头1上；

按照操作引导界面，根据标准标定块4示教一个标定定位点，通过标准标定块4的端面自动标定，计算出标准标定块4的端面法向量，即为机器人的第二工具坐标系的正Y方向；世界坐标系的正Z方向即为第二工具坐标系的正Z方向，并且机器人自动标定标准标定块4的圆柱表面，确定并计算出标准标定块4的端面圆心位置，即为第二工具坐标系的原点，参见图12a-12b；

校正第二工具坐标系：激活当前第二工具坐标系需说明的是，以下过程可由机器人弯管系统自动完成)，具体校正过程如下：

作为优选的实施方式，如图10所示，步骤S7中，具体包括：

步骤S71，移动机器人，使标准标定块4的端面与探针3接触，沿第二工具坐标系的X轴方向移动机器人，计算机器人在X轴方向移动的第三距离：

△X’＝x2’-x1’；

其中，x1’表示移动前机器人在第二工具坐标系的X轴方向的坐标值，x2’表示移动后机器人在第二工具坐标系的X轴方向的坐标值；

以及计算机器人在Y轴方向的第三点位差：△Y1’＝y2’–y1’，其中，y1’表示移动前机器人在第二工具坐标系的Y轴方向的坐标值，y2’表示移动后机器人在第二工具坐标系的Y轴方向的坐标值；

根据Y轴方向的第三点位差与X轴方向移动的第三距离的比值的反正切值α’＝arctan(△Y1’/△X’)，得到第二工具坐标系绕Z轴方向的夹角补偿值；

步骤S72，移动机器人，使标准标定块4的端面与探针3接触，沿第二工具坐标系的Z轴方向移动机器人，计算机器人在Z轴方向移动的第四距离：

△Z’＝z2’-z1’；

其中，z1’表示移动前机器人在第二工具坐标系的X轴方向的坐标值，z2’表示移动后机器人在第二工具坐标系的X轴方向的坐标值；

以及计算机器人在Y轴方向的第四点位差：△Y2’＝y4’–y3’，其中，y3’表示移动前机器人在第二工具坐标系的Y轴方向的坐标值，y4’表示移动后机器人在第二工具坐标系的Y轴方向的坐标值；

根据Y轴方向的第四点位差与Z轴方向移动的第四距离的比值的反正切值β’＝arctan(△Y2’/△Z’)，得到第二工具坐标系绕X轴方向的夹角补偿值；

通过以上偏差逐步修正，直到β’<0.01°，完成校验与补偿。

步骤S73，将第二工具坐标系绕Z轴方向和X轴方向的夹角补偿值α’和β’补偿至第二工具坐标系后，按照右手定则自动确定第二工具坐标系的Y轴方向的夹角补偿值，补偿前第二工具坐标系：(x，y，z，w，p，r)，补偿后第二工具坐标系：(x，y，z，w2，p2，r2)，参见图12b-12c。

作为优选的实施方式，如图11所示，步骤S8中，具体包括：

步骤S81，机器人沿着第二工具坐标系的X轴与Z轴方向分别在标准标定块4的圆柱端面进行位置采集；

步骤S82，将采集的位置坐标与标准标定块4的端面直径进行对比，于对比结果表示X轴方向的偏差小于一第四预设偏差值、Z轴方向的偏差小于一第五预设偏差值、Y轴方向的偏差小于一第六预设偏差值时，完成对第二工具坐标系的位置矫正。

具体的，在本实施例中，完成第二工具坐标系的姿态标定后，机器人沿着第二工具坐标系的X轴与Z轴方向上分别在圆柱面进行位置采集，并与圆柱直径对比：X轴方向的偏差△X<0.01mm，Z轴方向的偏差△Z<0.01mm，同时自动在端面多个位置自动采集Y值，Y轴方向的偏差△Y<0.01mm，通过以上方式完成位置矫正；

完成姿态校正和位置校正后的第二工具坐标系为(x2，y2，z2，w2，p2，r2)，参见图12d。

步骤S9，根据探针3采集标准标定块4的端面上的第一坐标点，以及沿标准标定块4的端面进行偏移后的第二坐标点，计算第一坐标点和第二坐标点在Y轴方向的偏差距离，根据偏差距离对第二工具坐标系进行校正。

具体的，利用探针3采集标准标定块4端面上的第一坐标点与模具端面上的第二坐标点，计算沿第二工具坐标系的Y方向的偏差距离△Y3，将第二工具坐标系沿负Y方向偏移△Y3＝y^a-y^b，其中，y^a表示第一坐标点在第二工具坐标系的Y方向的偏差距离，y^b表示第二坐标点在第二工具坐标系的Y方向的偏差距离，即可得到弯管的第二工具坐标系为(x2，y2’，z2，w2，p2，r2)。

作为优选的实施方式，还包括：

步骤S10，激活步骤S4中得到的用户坐标系和步骤S9中得到的第二工具坐标系，并导入一弯管离线软件，根据成型管件折弯的点位信息生成对应的弯管折弯程序。

作为优选的实施方式，还包括：

一操作引导界面，用于提供一标定操作流程，以引导用户完成标定操作；

用户于操作引导界面上示教探针3或标准标定块4上的一坐标点位，完成自动标定，以生成相应的坐标系。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

本实施例中，所述存储器至少包括一种类型的计算机可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器可以是机器人弯管系统的内部存储单元。在另一些实施例中，存储器也可以是机器人弯管系统的外部存储设备，例如该机器人弯管系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，所述存储器还可以既包括机器人弯管系统的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于机器人弯管系统的各类程序代码。

所述处理器在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制机器人弯管系统的总体操作，例如执行与机器人弯管系统进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。本实施例中，所述处理器用于运行所述存储器中存储的程序代码或者处理数据。

所述网络接口可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口通常用于在与机器人弯管系统建立通信连接。所述网络可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯系统(GlobalSystem of Mobile communication，GSM)、宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi等无线或有线网络。

需要指出的是，图1-4仅示出了具有部件1-4的机器人，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的部件，可以替代的实施更多或者更少的部件。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤对应的功能。

下文中以10mm直径弯管的用户坐标系和工具坐标系标定为例，以对本发明进一步阐释和说明：

将探针3固定于机器人的弯管机头1上，10mm标准标定块4固定于旋转夹持器2上，动态生成标定用第一工具坐标系，第一工具坐标系的TCP点位与探针3原点重合，激活当前动态的第一工具坐标系TCP；

使用机器人弯管坐标系标定软件进行自动引导，如图9a-9b所示，示教一个点位，确定XOZ平面及坐标系原点，确定用户坐标系UF1(x，y，z，w，p，r)；

经计算，α＝arctan(△Y1/△X)，β＝arctan(△Y2/△Z)，校正姿态后的用户坐标系UF2(x，y，z，w1，p1，r1)；校正位置后用户坐标系UF2为(x1，y1，z1，w1，p1，r1)。

将探针3取下，固定于旋转夹持器2上，标准标定块4固定于机器人弯管机头1上；

使用机器人弯管坐标系标定软件进行自动引导，采集点位，确定XOZ平面及坐标系原点，确定第二工具坐标系UT1(x，y，z，w，p，r)；

经计算，α’＝arctan(△Y1’/△X’)，β’＝arctan(△Y2’/△Z’)，△Y3＝ya-yb，校正姿态后的第二工具坐标系UT2(x，y，z，w2，p2，r2)；校正位置后的第二工具坐标系UT2(x2，y2，z2，w2，p2，r2)。

激活校正后的用户坐标系UF2和第二工具坐标系UT2，并将其结果导入弯管离线软件，再根据成型管件折弯点位信息生成对应的弯管折弯程序。

本发明的有益效果在于：

利用高精度标定块配合位移接触传感器，保证了弯管用户坐标系和工具坐标系原点的准确性，同时可根据校正结果对坐标系偏转角度进行补偿，确保了用户坐标系和工具坐标系的准确度。通过自动角度计算及补偿，极大减少了坐标系示教的工作量，并且提高了坐标系的准确性，从而提高了离线生成弯管轨迹的准确性。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。