一种基于CAD模型的机器人装夹标定方法与流程

一种基于cad模型的机器人装夹标定方法
技术领域
1.本发明属于工业机器人装夹标定领域，具体涉及一种基于cad模型的机器人装夹标定方法。

背景技术：

2.工业机器人凭借紧凑的结构和较高的灵活性，广泛应用于装配、搬运、焊接、喷涂、激光切割、切削、3d打印等复杂作业中。机器人的轨迹执行精度与机器人的装夹标定精度有关。装夹标定的目的是为了确定机器人本体与外部工具、工件之间的位姿关系。由于机器人实际作业环境中工具和工件具有复杂性和多样性，目前机器人控制系统中提供的简单标定方法很难应用于实际作业环境中。因此，提供一种适用性广，操作简单的装夹标定方法对建立机器人高精度的闭环作业具有重要意义。
3.目前工具标定中最经典的方法是基于多点的尖点型工具标定方法。该方法示教工具末端点以不同姿态接触空间中的一个固定点，进而建立约束关系求解工具坐标系原点(tcp)。该类方法理论简单，但实际操作比较复杂。另一类工具标定方法为基于球面、距离或平面约束的工具坐标系标定方法。该类方法需要昂贵的测量设备，并且使用范围局限。工件坐标系的最简单标定方法为三点法，该类标定方法适用于形状简单且指定坐标系的工件坐标系标定。但实际应用中场景复杂，尤其是采用离线编程的复杂轨迹作业时，工件坐标系的定义不具有特定性，因此采用上述方法不能进行精确和简便的实现任意工件坐标系标定。
4.针对以上问题，本发明将提出一种基于简单几何特征和cad模型进行机器人任意装夹坐标系的标定方法。

技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明拟提供一种面向简单几何特征的工具或工件相对机器人的快速有效装夹标定方法，标定方法简单，装夹坐标系可定义在待标定几何上的任意位置。
6.本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
7.一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.步骤一：搭建机器人工作站，导入cad模型并定义装夹坐标系，设机器人基坐标系为rcs，工件坐标系为wcs，工具的依附坐标系为ecs，工具的加工坐标系为tcs，同时根据标定对象的几何特征选择标定模式，所述标定模式有六种：1)三平面法模式、2)一点加一直线法模式、3)一点加两平面法模式、4)两点加一平面法模式、5)三点法模式和6)两直线法模式；
9.步骤二：标定数据采集：采集包括cad模型中的数据和实际模型中的数据，其中cad模型中的数据通过在软件中选择特征得到，实际模型中的数据通过测量设备实际测量得到；
10.步骤三：创建标定坐标系：分别对cad模型和实际模型创建局部坐标系，通过两个
局部坐标系之间的配准得到变换矩阵，最后将cad模型中定义的装夹坐标系映射得到实际模型的装夹坐标系。
11.所述步骤一具体为：在离线编程软件(如hipermos)中搭建机器人工作站，导入与实际场景一致的机器人、加工工具和加工工件的cad模型，在软件中建立工具、工件与机器人的装夹关系，然后观察待标定对象中是否具有以下简单几何特征：点、直线、平面、圆面、球面、圆柱面，根据模型中具有的几何特征选取六种标定模式中的一种，每种模式中的特征需要满足相关规则才能创建标定坐标系，其中：1)三平面法模式要求三个平面能够相交于一点；2)一点加一直线法模式要求一点不在直线上；3)一点加两平面法模式要求两平面相交且一点不位于交线上；4)两点加一平面法模式要求两点构成的直线与平面相交；5)三点法模式要求三个点两两不重合且不共线；6)两直线法模式要求两直线不平行。
12.所述步骤二具体为：分别在软件中选择cad模型上的特征，以及在实际模型中采集实际模型中的特征，其中cad模型中的特征通过点选理论模型中的特征得到，实际模型中的特征通过外部测量设备实际采集得到，采集直线数据时需采集直线上两个点，采集平面数据时需采集三个或以上不共线点，采集球面数据时需采集四个或以上不共面点，采集圆柱面数据时需采集六个或以上不共面点，采集圆面数据时需采集圆上三个或以上不重合点。
13.所述步骤三具体包括如下步骤：
14.s31：提取最简特征：若采集数据中具有平面、圆面、球面或圆柱面特征，采用拟合方法提取出点或直线特征，平面模型拟合为点和法向表示的最简形式；圆面或球面数据拟合成一个圆心或球心作为点特征使用，圆柱面数据可拟合成一个轴线作为直线特征使用；
15.s32：建立局部坐标系：分别对cad模型和实际模型建立局部坐标系，根据步骤一选择的六种标定模式中的一种，基于最简特征建立局部坐标系：
16.s33：计算变换矩阵：设cad模型数据构造的局部坐标系记为实际模型数据构造的局部坐标系记为建立两个局部坐标系之间的变换矩阵：
[0017][0018]
s34：得到实际模型的装夹坐标系：设理论模型中的装夹坐标系为实际模型中的装夹坐标系为根据t
*
计算待标定的实际装夹坐标系：
[0019]
所述步骤s32中，当步骤一选择三平面法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有三个平面特征的坐标系标定，设f1、f2、f3为三个互不平行的平面，该方法建立坐标系的特定规则如下：1-1)将三个平面的交点作为坐标系原点o；1-2)将平面f1的法向作为z轴；1-3)将平面f1和f2的交线作为x轴；
[0020]
根据以上规则采用数学表达式将待求坐标系表示出来的具体步骤如下：将三个平面fi(i＝1，2，3)分别采用点法式(pi，ni)表示：其中pi表示平面fi上一点，ni表示平面fi的法向，基于以上规则计算局部坐标系：计算步骤如下：
[0021]
1-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n1；
[0022]
1_b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0023]
1-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0024]
1-d)求解三平面的交点作为坐标系原点o：根据点在平面上建立下式所示的方程组，通过求解以下线性方程组得到三个平面的交点作为坐标系原点；
[0025][0026]
所述步骤s32中，当步骤一选择一点加一直线法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有一个点特征和一条直线特征的坐标系确定，设直线l1(q
1 q2)是圆柱面拟合后提取的中轴线或两点确定的直线，p
l，1
为直线外一点，该方法建立坐标系的规则如下：2-1)直线l1决定了坐标系的z轴；2-2)p
l，1
位于坐标系的x轴上；2-3)p
l，1
向直线l1的投影点作为坐标系的原点o；
[0027]
基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：
[0028]
2-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：
[0029]
2-b)计算p
l，1
向直线q
1 q2的投影点作为坐标系原点o；
[0030]
2-c)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0031]
2-d)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0032]
所述步骤s32中，当步骤一选择一点加两平面法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有一点和两个平面特征的坐标系确定，设p
s，1
为一点或一个球的球心，f
s，1
和f
s，2
为两个不平行的平面，法向分别记为n
s，1
和n
s，2
，该方法建立坐标系的规则如下：3-1)第一个平面的法向决定了坐标系的z轴；3-2)平面f
s，1
和f
s，2
的交线作为x轴；3-3)p
s，1
作为坐标系的原点o；
[0033]
基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：
[0034]
3-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n
s，1
；
[0035]
3-b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0036]
3-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0037]
3-d)p
s，1
作为坐标系的原点o。
[0038]
所述步骤s32中，当步骤一选择两点加一平面标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有两个点特征和一个平面特征的工件坐标系确定，设p
p，1
，p
p，2
为两个不重合点；f
p，1
为一个平面，两个点组成的直线不垂直于平面，该方法建立坐标系的规则如下：4-1)平面的法向决定了坐标系的z轴；4-2)两个点在平面上的投影向量决定了x轴；4-3)p
p，1
在平面上的投影点作为坐标系的原点o；
[0039]
基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：
[0040]
4-a)计算两点p
p，1
，p
p，2
在平面f
p，1
上的投影点
[0041]
4-b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0042]
4-c)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n，n为平面f
p，1
的法向；
[0043]
4-d)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0044]
4-e)计算坐标系原点：
[0045]
所述步骤s32中，当步骤一选择三点法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有三个点特征的坐标系确定，设p
c，1
，p
c，2
，p
c，3
为不重合且不共线的三点，该方法建立坐标系的规则如下：5-1)第一个点p
c，1
是坐标系原点o；5-2)向量p
c，1
p
c，2
决定了坐标系的x轴；5-3)第三个点p
c，3
位于坐标系的xoy平面上(第一象限)；
[0046]
基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：
[0047]
5-a)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0048]
5-b)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：
[0049]
5-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0050]
5-d)计算坐标系原点：o＝p
c，1
。
[0051]
所述步骤s32中，当步骤一选择两直线法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有两条直线特征的工件，设q
l，1
，q
l，2
为直线l
l，1
上的两点，q
l，3
，q
l，4
为直线l
l，2
上的两点，建立坐标系的规则如下：6-1)与两条直线都垂直的方向决定了z轴；6-2)第一条直线的方向决定了坐标系的x轴；6-3)若两条直线共面，交点作为坐标系的原点o；若两条直线异面，公垂线与第一条直线的交点为坐标系原点；
[0052]
基于以上规则计算坐标系：计算步骤如下：
[0053]
6-a)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0054]
6-b)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：
[0055]
6-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0056]
6-d)采用两条直线求交点或公垂线的方法计算坐标系原点o。
[0057]
本发明具有如下优点：
[0058]
1、本发明方法能够解决工具或工件形状与理论模型不一致导致的加工工作点偏差问题，适用范围广，能够能用于汽车零部件、3c工件、金属构件等零件的快速有效标定。
[0059]
2、本发明提出的标定方法不依赖待标定装夹坐标系与模型的位姿关系，可将装夹坐标系定义在模型上的任意位置，能够减少实际标定的复杂度，有利于加工场景中的快速落地实施。
[0060]
3、本发明提出的六种标定方法相互独立，通用性强，能够涵盖大多数简单零件的装夹标定应用场景。
附图说明
[0061]
图1为本发明实施例中机器人主动加工示意图。
[0062]
图2为本发明实施例中装夹标定局部坐标系变换示意图。
具体实施方式
[0063]
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，本发明提供了一种基于cad模型的简单装夹标定方法，装夹坐标系指安装在机器人或在机器人外部的工具或工件上定义的坐标系，装夹坐标系可定义在待标定几何上的任意位置。具体包括如下步骤：
[0064]
步骤一：搭建机器人工作站，导入cad模型并定义装夹坐标系，如图1所示，机器人夹持加工工具对外部工件进行加工，设机器人基坐标系为rcs，工件坐标系为wcs，工具的依附坐标系为ecs，工具的加工坐标系为tcs，本发明提供的方法能够用于标定tcs相对ecs、及wcs相对rcs的位姿关系；
[0065]
根据标定对象的几何特征选择标定模式，标定模式有六种：1)三平面法模式、2)一点加一直线法模式、3)一点加两平面法模式、4)两点加一平面法模式、5)三点法模式和6)两直线法模式；图1中的工件具有三个互不平行的平面特征，可采用三平面法模式进行标定。
[0066]
步骤二：标定数据采集：采集包括cad模型中的数据和实际模型中的数据，其中cad模型中的数据通过在软件中选择特征得到，实际模型中的数据通过测量设备实际测量得到；以图1所示的三平面法模式为例：首先，在仿真环境下导入与实际工件一致的工件cad模型，在cad模型上选择三个面特征f1′
，f2′
，f
′3，得到面特征在rcs坐标系下的表示，然后在实际环境中对应的三个平面上采集rcs坐标系下的点数据，拟合得到实际模型的三个平面f1，f2，f3。
[0067]
步骤三：创建标定坐标系：分别对cad模型和实际模型创建局部坐标系，通过两个局部坐标系之间的配准得到变换矩阵，最后将cad模型中定义的装夹坐标系映射得到实际模型的装夹坐标系。
[0068]
所述步骤三具体包括如下步骤：
[0069]
步骤s31：提取最简特征：若采集数据中具有平面、圆面、球面或圆柱面特征，采用拟合方法提取出点或直线特征，平面模型拟合为点和法向表示的最简形式；圆面或球面数据拟合成一个圆心或球心作为点特征使用，圆柱面数据可拟合成一个轴线作为直线特征使用；
[0070]
步骤s32：建立局部坐标系：分别对cad模型和实际模型建立局部坐标系，根据步骤一选择的六种标定模式中的一种，基于最简特征建立局部坐标系：
[0071]
本实施例以三平面法为例，设f1、f2、f3为三个互不平行的平面，该方法建立坐标系的特定规则如下：1-1)将三个平面的交点作为坐标系原点o；1-2)将平面f1的法向作为z轴；1-3)将平面f1和f2的交线作为x轴。
[0072]
将三个平面fi(i＝1，2，3)分别采用点法式(pi，ni)表示：其中pi表示平面fi上一点，ni表示平面fi的法向，基于以上规则可计算局部坐标系：计算步骤如下：
[0073]
1-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n1；
[0074]
1-b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：
[0075]
1-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：
[0076]
1-d)求解三平面的交点作为坐标系原点o：根据点在平面上建立下式所示的方程组，通过求解以下线性方程组得到三个平面的交点作为坐标系原点；
[0077][0078]
步骤s33：计算变换矩阵：如图2所示，假设在机器人离线编程环境下，理论工件坐标系记为wcs
′
，其相对于基坐标系rcs的位姿关系记为机器人离线编程轨迹在wcs
′
坐标系下进行定义。在实际应用环境中，实际工件坐标系记为wcs，其相对于机器人基坐标系的实际位姿记为为待标定坐标系。建立两个局部坐标系之间的变换矩阵：
[0079][0080]
步骤s34：得到实际模型的装夹坐标系：由于理论工件与实际工件之间的变换关系是固定的，将wcs转换到wcs
′
等价于将cs转换到cs
′
。进而可以根据t
*
计算待标定的实际工件坐标系：
[0081]
基于以上步骤可以看出，无论实际工件坐标系wcs如何设置，都可以通过cad模型和实际模型的配准得到实际的工件坐标系。该思路可用于本发明介绍的六种定义坐标系的方法，这里将不再详述其他五种方法。
[0082]
类似的，对于机器人夹持对象标定，区别仅在于采集的是基于rcs下同一参考点的ecs的位姿数据。为了标定tcs与ecs的关系，需首先根据参考点将数据转换为tcs相对于ecs的数据。进而可采用与外部对象标定类似的标定求解方法。
[0083]
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

技术特征：

1.一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：搭建机器人工作站，导入cad模型并定义装夹坐标系，设机器人基坐标系为rcs，工件坐标系为wcs，工具的依附坐标系为ecs，工具的加工坐标系为tcs，同时根据标定对象的几何特征选择标定模式，所述标定模式有六种：1)三平面法模式、2)一点加一直线法模式、3)一点加两平面法模式、4)两点加一平面法模式、5)三点法模式和6)两直线法模式；步骤二：标定数据采集：采集包括cad模型中的数据和实际模型中的数据，其中cad模型中的数据通过在软件中选择特征得到，实际模型中的数据通过测量设备实际测量得到；步骤三：创建标定坐标系：分别对cad模型和实际模型创建局部坐标系，通过两个局部坐标系之间的配准得到变换矩阵，最后将cad模型中定义的装夹坐标系映射得到实际模型的装夹坐标系。2.如权利要求1所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于，所述步骤一具体为：在离线编程软件中搭建机器人工作站，导入与实际场景一致的机器人、加工工具和加工工件的cad模型，在软件中建立工具、工件与机器人的装夹关系，然后观察待标定对象中是否具有以下简单几何特征：点、直线、平面、圆面、球面、圆柱面，根据模型中具有的几何特征选取六种标定模式中的一种，每种模式中的特征需要满足相关规则才能创建标定坐标系，其中：1)三平面法模式要求三个平面能够相交于一点；2)一点加一直线法模式要求一点不在直线上；3)一点加两平面法模式要求两平面相交且一点不位于交线上；4)两点加一平面法模式要求两点构成的直线与平面相交；5)三点法模式要求三个点两两不重合且不共线；6)两直线法模式要求两直线不平行。3.如权利要求1所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于，所述步骤二具体为：分别在软件中选择cad模型上的特征，以及在实际模型中采集实际模型中的特征，其中cad模型中的特征通过点选理论模型中的特征得到，实际模型中的特征通过外部测量设备实际采集得到，采集直线数据时需采集直线上两个点，采集平面数据时需采集三个或以上不共线点，采集球面数据时需采集四个或以上不共面点，采集圆柱面数据时需采集六个或以上不共面点，采集圆面数据时需采集圆上三个或以上不重合点。4.如权利要求1所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于，所述步骤三具体包括如下步骤：s31：提取最简特征：若采集数据中具有平面、圆面、球面或圆柱面特征，采用拟合方法提取出点或直线特征，平面模型拟合为点和法向表示的最简形式；圆面或球面数据拟合成一个圆心或球心作为点特征使用，圆柱面数据拟合成一个轴线作为直线特征使用；s32：建立局部坐标系：分别对cad模型和实际模型建立局部坐标系，根据步骤一选择的六种标定模式中的一种，基于最简特征建立局部坐标系：s33：计算变换矩阵：设cad模型数据构造的局部坐标系记为实际模型数据构造的局部坐标系记为建立两个局部坐标系之间的变换矩阵：s34：得到实际模型的装夹坐标系：设理论模型中的装夹坐标系为实际模型中的装夹坐标系为根据t
*
计算待标定的实际装夹坐标系：
5.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择三平面法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有三个平面特征的坐标系标定，设f1、f2、f3为三个互不平行的平面，该方法建立坐标系的特定规则如下：1-1)将三个平面的交点作为坐标系原点o；1-2)将平面f1的法向作为z轴；1-3)将平面f1和f2的交线作为x轴；将三个平面f
i
(i＝1，2，3)分别采用点法式(p
i
，n
i
)表示：其中p
i
表示平面f
i
上一点，n
i
表示平面f
i
的法向，基于以上规则计算局部坐标系：计算步骤如下：1-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n1；1_b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：1-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：1-d)求解三平面的交点作为坐标系原点o：根据点在平面上建立下式所示的方程组，通过求解以下线性方程组得到三个平面的交点作为坐标系原点；6.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择一点加一直线法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有一个点特征和一条直线特征的坐标系确定，设直线l1(q1q2)是圆柱面拟合后提取的中轴线或两点确定的直线，p
l，1
为直线外一点，该方法建立坐标系的规则如下：2-1)直线l1决定了坐标系的z轴；2-2)p
l，1
位于坐标系的x轴上；2-3)p
l，1
向直线l1的投影点作为坐标系的原点o；基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：2-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：2-b)计算p
l，1
向直线q1q2的投影点作为坐标系原点o；2-c)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：2-d)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：7.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择一点加两平面法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有一点和两个平面特征的坐标系确定，设p
s，1
为一点或一个球的球心，f
s，1
和f
s，2
为两个不平行的平面，法向分别记为n
s，1
和n
s，2
，该方法建立坐标系的规则如下：3-1)第一个平面的法向决定了坐标系的z轴；3-2)平面f
s，1
和f
s，2
的交线作为x轴；3-3)p
s，1
作为坐标系的原点o；基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：
3-a)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n
s，1
；3-b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：3-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：3-d)p
s，1
作为坐标系的原点o。8.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择两点加一平面标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有两个点特征和一个平面特征的工件坐标系确定，设p
p，1
，p
p，2
为两个不重合点；f
p，1
为一个平面，两个点组成的直线不垂直于平面，该方法建立坐标系的规则如下：4-1)平面的法向决定了坐标系的z轴；4-2)两个点在平面上的投影向量决定了x轴；4-3)p
p，1
在平面上的投影点作为坐标系的原点o；基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：4-a)计算两点p
p，1
，p
p，2
在平面f
p，1
上的投影点4-b)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：4-c)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：z
dir
＝n，n为平面f
p，1
的法向；4-d)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：4-e)计算坐标系原点：9.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择三点法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有三个点特征的坐标系确定，设p
c，1
，p
c，2
，p
c，3
为不重合且不共线的三点，该方法建立坐标系的规则如下：5-1)第一个点p
c，1
是坐标系原点o；5-2)向量p
c，1
p
c，2
决定了坐标系的x轴；5-3)第三个点p
c，3
位于坐标系的xoy平面上；基于以上规则计算坐标系计算步骤如下：5-a)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：5-b)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：5-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：5-d)计算坐标系原点：o＝p
c，1
。10.如权利要求4所述的一种基于cad模型的机器人装夹标定方法，其特征在于：所述步骤s32中，当步骤一选择两直线法标定模式时，进行的标定方法适用于最简特征具有两条直线特征的工件，设q
l，1
，q
l，2
为直线l
l，1
上的两点，q
l，3
，q
l，4
为直线l
l，2
上的两点，建立坐标系的规则如下：6-1)与两条直线都垂直的方向决定了z轴；6-2)第一条直线的方向决定了坐标系的x轴；6-3)若两条直线共面，交点作为坐标系的原点o；若两条直线异面，公垂线与第一条直线的交点为坐标系原点；
基于以上规则计算坐标系：计算步骤如下：6-a)计算坐标系x轴的单位向量x
dir
：6-b)计算坐标系z轴的单位向量z
dir
：6-c)计算坐标系y轴的单位向量y
dir
：6-d)采用两条直线求交点或公垂线的方法计算坐标系原点o。

技术总结

本发明提供了一种基于CAD模型的机器人装夹标定方法，包括如下步骤：步骤一：搭建机器人工作站，导入CAD模型并定义装夹坐标系，同时根据标定对象的几何特征选择标定模式；步骤二：标定数据采集：采集包括CAD模型中的数据和实际模型中的数据；步骤三：创建标定坐标系：分别对CAD模型和实际模型创建局部坐标系，通过两个局部坐标系之间的配准得到变换矩阵，最后将CAD模型中定义的装夹坐标系映射得到实际模型的装夹坐标系。本发明提出的标定方法不依赖待标定装夹坐标系与模型的位姿关系，可将装夹坐标系定义在模型上的任意位置，有利于加工场景中的快速落地实施；通用性强，能够涵盖大多数简单零件的装夹标定应用场景。简单零件的装夹标定应用场景。简单零件的装夹标定应用场景。