1.本发明属于机器人校准方法技术领域，特别是涉及一种用于喷丸的六轴工业机器人离线编程轨迹的检测方法及系统。


背景技术：

2.数控喷丸工艺过程中，需要确保待喷丸零件各个部位的喷丸强度和覆盖满足要求，并最大程度的实现均匀化喷丸。对于一些复杂结构零件喷丸需求，目前使用最为广泛的是利用数控程序控制控制各类工业机器人的喷丸加工轨迹，从而实现数控喷丸。如图1、图2所示，现有技术中，机器人动作头30固定连接有连杆3，连杆3通过第一法兰33与喷枪装置6的喷枪装置法兰64固定。
3.各种待喷丸零件的结构不同、喷丸位置、喷丸角度均有差别，因此数控程序需采用手动示教编程，即令机器人动作头在现场现实空间中动作，通过人工观察机器人动作头上安装的喷丸装置与待喷丸零件的相对位置，确定机器人动作头的喷丸加工的运行轨迹后，才能编制数控程序，利用机器人动作头带动喷丸装置动作，从而实现喷丸。尤其对大型复杂结构零件的精确精密喷丸强化加工需求，该过程费时费力、工作效率低、数控程序运行轨迹的精度较差。


技术实现要素：

4.本发明要解决的问题是针对现有技术中需通过人工观察喷丸装置与待喷丸零件的相对位置才能确定机器人动作机构的运行轨迹费时费力、工作效率低、精度差的问题，提供一种具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法及系统。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法，所述喷丸用装置包括一端为第一法兰的机器人动作机构，其特征在于：所述机器人动作机构一侧设置有校准指针，所述校准指针具有用于与所述第一法兰配合连接的第二法兰、固定在第二法兰上的延伸部；所述延伸部的远离第二法兰的端面平行于第二法兰，至少延伸部的部分具有垂直于端面的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面垂直于第二侧面；地面上设置有用于安装待喷丸零件的固定工作台，所述固定工作台上安装有校准块，所述校准块具有第一校准侧面、第二校准侧面，所述第一校准侧面、第二校准侧面相互平行且间距为预设值dm；在计算机设备的仿真空间中，导入的所述校准块尺寸、校准指针尺寸、所述固定工作台尺寸均为现实空间中的实际尺寸；所述具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法包括如下步骤：步骤(a)：在现实空间中，将第二法兰与所述第一法兰配合连接，计算机设备发出指令，令机器人动作机构分别运动到第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置、第六位置，将机器人动作机构运动到第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置、
第六位置的动作分别保存为第一动作程序、第二动作程序、第三动作程序、第四动作程序、第五动作程序、第六动作程序，各个动作执行次序为任意次序；所述机器人动作机构位于第一位置时，所述端面朝向且平行于第一校准侧面、且与第一校准侧面的间距为第一间距d1；所述机器人动作机构位于第二位置时，所述端面朝向且平行于第二校准侧面、且与第二校准侧面的间距为第二间距d2；所述机器人动作机构位于第三位置时，所述第二侧面朝向且平行于第一校准侧面、且与第一校准侧面的间距为第三间距d3；所述机器人动作机构位于第四位置时，所述第二侧面朝向且平行于第二校准侧面、且与第二校准侧面的间距为第四间距d4；所述机器人动作机构位于第五位置时，所述第一侧面朝向且平行于第一校准侧面、且与第一校准侧面的间距为第五间距d5；所述机器人动作机构位于第六位置时，所述第一侧面朝向且平行于第二校准侧面、且与第二校准侧面的间距为第六间距d6；步骤(b)：在计算机设备的仿真空间中，将校准指针模型的第二法兰与机器人动作机构模型的第一法兰装配在一起后，执行第一动作程序、第二动作程序，在仿真空间中得到第一参考平面am，所述第一参考平面am平行于仿真空间中执行第一动作程序后端面所在平面a1、且平行于仿真空间中执行第二动作程序后端面所在平面a2，计算第一偏差距离
△
z=dz-dm-d1-d2，其中dz为仿真空间中平面a1与平面a2之间的距离；在计算机设备的仿真空间的任意位置构建o’x’y’z’坐标系，定义与第二侧面垂直的方向为x’轴方向，定义与第一侧面垂直的方向为y’轴方向，定义与端面垂直的方向为z’轴方向；所述o’x’y’z’坐标系的移动、转动的动作与机器人动作机构模型的对应动作一致，坐标原点o’与机器人动作机构模型的相对位置保持不变。
6.其中，仿真空间机器人坐标系的原点坐标、现实空间机器人坐标系的原点坐标一致。
7.步骤(c)：在计算机设备的仿真空间中，执行第三动作程序，确定仿真空间中执行第三动作程序后第二侧面所在平面与第一参考平面am的夹角θa，根据夹角θa确定补偿角度θb，通过令校准指针模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb对校准指针模型进行修正，使得修正后在仿真空间中执行第三动作程序后，第二侧面所在平面与第一参考平面am平行；或在计算机设备的仿真空间中，执行第五动作程序，确定仿真空间中执行第五动作程序后第一侧面所在平面与第一参考平面am的夹角θa，根据夹角θa确定补偿角度θb，通过令校准指针模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb对校准指针模型进行修正，使得修正后在仿真空间中执行第五动作程序后，第一侧面所在平面与第一参考平面am平行；步骤(d)：在计算机设备的仿真空间中，执行第三动作程序后得到第二侧面所在平面a3，执行第四动作程序后得到第二侧面所在平面a4，执行第五动作程序后得到第一侧面所在平面a5，执行第六动作程序后得到第一侧面所在平面a6，各个动作执行次序为任意次序；计算第二偏差距离
△
x=dx-dm-d3-d4，其中dx为平面a3与平面a4之间的距离；
计算第三偏差距离
△
y=dy-dm-d5-d6，其中dy为平面a5与平面a6之间的距离；对校准指针模型在o’x’y’z’坐标系中的坐标进行修正，使得校准指针模型在x’轴的坐标、y’轴的坐标、z’轴的坐标分别修正为xm、ym、zm，其中xm=xa+
△
x/2、ym=ya+
△
x/2，zm=za+
△
x/2，xa、ya、za分别为对校准指针模型在o’x’y’z’坐标系中的坐标修正前校准指针模型在x’轴、y’轴、z’轴的初始坐标；步骤(e)：在现实空间中，计算机设备发出指令，令机器人动作机构分别运动到k1个位置，且将机器人动作机构分别运动到所述k1个位置的动作分别保存为k1个动作程序，k1≥4；所述k1个位置满足：根据机器人动作机构分别位于所述k1个位置时校准指针的位置、校准指针与固定工作台的相对位置，可以确定固定工作台在现实空间中的位置；步骤(f)：在计算机设备的仿真空间中，执行所述k1个动作程序；根据仿真空间中执行所述k1个动作程序后校准指针模型的位置、现实空间中机器人动作机构分别位于所述k1个位置时校准指针与固定工作台的相对位置确定固定工作台在仿真空间中的位置，且将固定工作台模型置于该位置；步骤(g)：在计算机设备的仿真空间中，断开校准指针模型的第二法兰与机器人动作机构模型的第一法兰的连接，将喷枪装置模型的喷枪装置法兰与机器人动作机构的第一法兰装配，将待喷丸零件的模型装配到固定工作台模型上；其中，在计算机设备的仿真空间中，导入的所述喷枪装置尺寸、待喷丸零件尺寸均为现实空间中的实际尺寸，所述待喷丸零件模型与固定工作台模型的配合尺寸为现实空间中的配合尺寸；对喷枪装置模型进行修正，使得喷枪装置模型在x’轴的坐标、y’轴的坐标、z’轴的坐标分别修正为xn、yn、zn，且使得喷枪装置模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb，其中xn=xb+
△
x/2、yn=yb+
△
x/2，zn=zb+
△
x/2，xb、yb、zb分别为修正前喷枪装置模型在x’轴、y’轴、z’轴的初始坐标；其中，所述步骤(e)在步骤(a)中执行或在步骤(d)之后执行；所述步骤(f)在步骤(d)之后执行。
8.本发明中，设置与机器人动作机构的第一法兰配合的校准指针，从而避免校准指针轴线方向出现偏差，从而保证仿真空间、现实空间在校准指针轴线方向上的一致性。通过设置两两之间均相互垂直的端面、第一侧面、第二侧面，且在地面上设置校准块，从而便于构建o’x’y’z’坐标系，且便于分别利用端面、第一侧面、第二侧面分别与第一校准侧面、第二校准侧面平行，记录机器人动作机构的动作轨迹作为动作程序，通过在仿真空间中执行这些动作程序，从而可以确定在x’轴、y’轴、z’轴、转动方向上的校准指针的实际位置和经过加工参数计算得到的理论位置之间的误差。
9.由于法兰配合使得校准指针轴线所在直线与机器人动作机构的相对位置保持不变，因此可以先通过步骤(b)确定z’轴误差。从而也确定了仿真空间中与校准块模型的第一校准侧面、第二校准侧面平行的平面。
10.在现实空间中执行第三动作时，第二侧面平行于第一校准侧面，但由于机器人动作机构的第一法兰的加工误差，使得实际加工的第一侧面、第二侧面相比于根据加工参数理论计算的第一侧面、第二侧面的位置偏转了一个角度，因此，在仿真空间中执行第三动作
程序后，仿真空间中的校准指针模型的第二侧面与仿真空间中的第一校准侧面有夹角θa，且在仿真空间中执行第五动作程序后，仿真空间中的校准指针模型的第一侧面与仿真空间中的第一校准侧面有夹角，如果不在转动方向上进行修正，则在仿真空间中执行第三动作程序后第二侧面所在平面、执行第四动作程序后第二侧面所在平面不平行，且在仿真空间中执行第五动作程序后第一侧面所在平面、执行第六动作程序后第一侧面所在平面不平行，使得无法对x’轴的偏差、y’轴的偏差进行修正。本技术中，通过步骤(c)可以在仿真空间中确定角度θa，从而确定补偿角度θb，从而可以在转动方向上修正校准指针的位置，使得仿真空间、现实空间中校准指针的转动可以保持一致。
11.校准指针模型在转动方向上的偏差经过步骤(c)补偿后，在步骤(d)中执行第三、第四、第五、第六动作程序，从而可以确定因加工误差等造成的x’轴、y’轴的偏差，从而可以对仿真空间中的校准模型进行修正，即使得现实空间中校准指针与机器人坐标系原点的相对位置、仿真空间中校准指针模型与机器人坐标系原点的相对位置一致，从而可以在仿真空间中利用校准指针模型的位置确定其他元件模型的位置。
12.步骤(e)中，在现实空间中，根据机器人动作机构运动到的k1个位置确定固定工作台的准确位置，通过步骤(f)执行所述k1个动作程序，即可在仿真空间中得到固定工作台模型的准确位置，即使得现实空间中固定工作台与机器人坐标系原点的相对位置、仿真空间中固定工作台模型与机器人坐标系原点的相对位置一致。步骤(e)也可在步骤(a)中执行。步骤(f)需在步骤(d)之后执行，因为如果校准指针的位置存在偏差并未进行修正，则此时利用所述k1个动作程序可以确定的固定工作台的位置与现实空间中固定工作台的位置不符。
13.步骤(g)中，在仿真空间中，将喷枪装置模型的喷枪装置法兰与机器人动作机构的第一法兰装配，将待喷丸零件的模型装配到固定工作台模型上，且依据对校准指针模型的修正对喷枪装置模型进行同样地修正。校准指针的第二法兰与机器人动作机构的第一法兰的配合、喷枪装置法兰与机器人动作机构的第一法兰的配合都是法兰配合且都是硬质材料的配合，因此可以认为在仿真空间中喷枪装置模型的修正是与校准指针模型的修正是一致的。
14.经过上述步骤后，仿真空间机器人坐标系的原点坐标、现实空间机器人坐标系的原点坐标一致，且经过在仿真空间对喷枪装置模型进行修正，使得喷枪装置在现实空间、仿真空间的运行轨迹一致，且通过在仿真空间中确定固定工作台模型的准确位置，使得固定工作台在仿真空间机器人坐标系中的坐标、在现实空间机器人坐标系的坐标一致，使得待喷丸零件在仿真空间机器人坐标系中的坐标、在现实空间机器人坐标系的坐标一致，从而可以在仿真空间中实现对喷丸过程的模拟。
15.上述技术方案中，所述机器人动作机构包括机器人动作头、连杆；所述连杆包括相互平行的第三法兰、所述第一法兰，所述第三法兰和第一法兰之间固定连接有杆部；所述第三法兰与机器人动作头的法兰盘接口配合连接。
16.本发明中，机器人动作头、连杆、校准指针之间均通过法兰配合，使得可以保证现实空间中连杆轴线方向、校准指针轴线位于同一直线上，从而保证加工精度，避免在计算机设备的仿真空间中进行模拟时出现偏差。
17.上述技术方案中，在计算机设备的仿真空间中，导入的所述连杆尺寸为现实空间
中的实际尺寸。
18.上述技术方案中，所述第一法兰上开设有第一安装孔，所述第二法兰上开设有第二安装孔，所述第一安装孔与第二安装孔数量相同且对应设置；所述喷枪装置法兰上开设有与第一安装孔数量相同且对应设置的第三安装孔。
19.在一种优选实施方式中，当第一法兰与第二法兰配合连接时，所述第一安装孔与第二安装孔同轴设置；当第一法兰与喷枪装置法兰配合连接时，所述第一安装孔与第三安装孔同轴设置。
20.上述技术方案中，所述延伸部还具有圆弧侧面，所述固定工作台上开设有第四安装孔，所述第四安装孔的弧度与圆弧侧面的弧度相配合。
21.通过上述设置，校准指针可以在实际工作空间中伸入固定工作台的第四安装孔，使得延伸部的圆弧侧面与第四安装孔配合，并保存这个过程中机器人动作头的动作，通过在仿真空间中执行该动作程序，从而可以通过仿真空间中固定工作台模型的第四安装孔位置对固定工作台进行定位。
22.上述技术方案中，所述第一侧面、第二侧面依次设置且均与端面连接。
23.上述技术方案中，所述校准块由固定工作台向外伸出，所述第一校准侧面、第二校准侧面均垂直于固定工作台台面。
24.上述技术方案中，所述第一间距、第二间距、第三间距、第四间距、第五间距、第六间距均不大于间距阈值。
25.上述技术方案中，所述第一转动方向为顺时针方向或逆时针方向。
26.本发明还提供一种具有固定工作台的喷丸用装置模型构建系统，包括计算机设备；所述计算机设备被配置或编程为用于执行上述任一项所述的具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法的步骤。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是现有技术中机器人动作头与连杆连接的立体结构示意图；图2是现有技术中与连杆连接的喷枪装置的立体结构示意图；图3是本发明实施例的现实空间中机器人动作头位于第一位置时校准指针的端面与固定在固定工作台上的校准块的第一校准侧面的位置关系图；图4是本发明实施例的仿真空间中分别执行第一动作程序、第二动作程序后校准指针模型与校准块模型的相对位置的侧视示意图；图5是本发明实施例的现实空间中机器人动作头位于第五位置时校准指针的第一侧面与固定在固定工作台上的校准块的第一校准侧面的位置关系图；图6（a）为本发明实施例的仿真空间中执行第三动作程序后第二侧面所在平面与第一参考平面am的夹角为θa时校准指针与校准块的俯视示意图；
图6（b）为本发明实施例的仿真空间中当平面a3与平面a4相互平行且间距为dx时校准指针与校准块的俯视示意图；图6（c）为本发明实施例的仿真空间中当平面a5与平面a6相互平行且间距为dy时校准指针与校准块的俯视示意图；图7是图3中校准指针的立体结构示意图；图8、图9分别是图7的俯视图、侧视图；图10是图3中连杆的立体结构示意图；图11是图3中校准块的立体结构示意图；图12是本发明实施例的现实空间中校准指针分别位于位置p1、p2、
……
、p19时固定工作台的俯视示意图。
29.上述附图中，1-校准块，11-校准块底座，101-第一校准侧面，102-第二校准侧面，2-校准指针，201-第一侧面，202-第二侧面，203-第三侧面，204-端面，205-圆弧面，206-第二法兰，207-第二安装孔，3-连杆，31-杆部，32-第三法兰，33-第一法兰，331-第一安装孔，4-固定工作台，41-腰型槽，42-第四安装孔，6-喷枪装置，61-喷枪，62-支架连杆，63-固定支架，631-装配孔，64-喷枪装置法兰，641-第三安装孔，10-支撑部，30-机器人动作头。
具体实施方式
30.下面将结合本技术的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.本发明提供一种具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法，所述喷丸用装置包括一端为第一法兰33的机器人动作机构。
32.如图1、图3、图5、图10所示，所述机器人动作机构包括机器人动作头30、连杆3。所述连杆3包括相互平行的第三法兰32、所述第一法兰33，所述第三法兰32和第一法兰33之间固定连接有杆部31；所述第三法兰32与机器人动作头30的法兰盘接口配合连接。
33.在计算机设备的仿真空间中，导入的所述连杆3尺寸为现实空间中的实际尺寸。
34.所述第一法兰33上开设有第一安装孔331，所述第二法兰206上开设有第二安装孔207，所述第一安装孔331与第二安装孔207数量相同且对应设置，所述喷枪装置法兰64上开设有与第一安装孔331数量相同且对应设置的第三安装孔641。
35.由于法兰之间在法兰轴向上紧贴，且通过上述设置，第一法兰33与第二法兰206的装配、第一法兰33与喷枪装置法兰64的装配可以保证较好的一致性。
36.优选地，在现实空间中，当第一法兰33与第二法兰206配合连接时，所述第一安装孔331与第二安装孔207同轴设置；当第一法兰33与喷枪装置法兰64配合连接时，所述第一安装孔331与第三安装孔641同轴设置。
37.由于法兰之间在法兰轴向上紧贴，且通过上述设置，第一法兰33与第二法兰206的装配、第一法兰33与喷枪装置法兰64的装配可以更好地保证一致性。
38.所述第三法兰32上开设有第五安装孔，所述法兰盘接口上开设有第六安装孔，所述第五安装孔与第六安装孔数量相同且对应设置。优选地，在现实空间中，当所述第三法兰
32与法兰盘接口配合连接时，相互对应的第五安装孔、第六安装孔同轴设置。
39.通过上述设置，使得第三法兰32与法兰盘接口可以在装配时保证二者的相对位置确定。
40.如图3、图5所示，所述机器人动作机构一侧设置有校准指针2，所述校准指针2具有用于与所述第一法兰33配合连接的第二法兰206、固定在第二法兰206上的延伸部200，所述第一法兰33上开设有第一安装孔331，所述第二法兰206上开设有第二安装孔207，所述第一安装孔331与第二安装孔207数量相同且对应设置。
41.如图7-9所示，所述延伸部200的远离第二法兰206的端面204平行于第二法兰206，至少延伸部200的部分具有垂直于端面204的第一侧面201和第二侧面202，所述第一侧面201垂直于第二侧面202。所述延伸部200还具有圆弧侧面205，优选为整个圆弧的1/4。所述延伸部200还具有与第一侧面201平行的第三侧面203，所述第一侧面201和第二侧面202、第三侧面203依次连接围成u形结构。端面204、第一侧面201和第二侧面202、圆弧侧面205均位于校准指针1针头。
42.如图3、图5、图11所示，地面上设置有用于安装待喷丸零件的固定工作台4，所述固定工作台4上安装有校准块1，所述校准块1具有第一校准侧面101、第二校准侧面102，所述第一校准侧面101、第二校准侧面102相互平行且间距为预设值dm。
43.在计算机设备的仿真空间中，导入的所述校准块1尺寸、校准指针2尺寸、所述固定工作台4尺寸均为现实空间中的实际尺寸。
44.本发明还提供一种具有固定工作台的喷丸用装置模型构建系统，包括计算机设备。所述计算机设备被配置或编程为用于执行上述具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法的步骤。
45.机器人动作机构的位置可以认为是机器人动作头30的位置。校准块1、校准指针2和连杆3部件可由标准设计得到。对固定工作台4进行重新制造或进行精确测绘，确定固定工作台4实际尺寸。
46.机器人动作头30、连杆3、校准指针2固定连接时，所述连杆3轴线方向、校准指针2轴线方向、机器人动作头30的法兰盘接口轴线均位于第一直线上。
47.校准指针2可通过固定螺栓与连杆3进行固定，利用校准指针3和连杆3上的方向孔进行轴径方向定位，避免重复装夹（更换与连杆连接的元件）时在轴向方向上产生偏差。
48.将连杆3与机器人动作头30的法兰盘接口进行装配，与机器人装配必须同样考虑轴径方向，可设计方向接口。将校准指针2和连杆3稳定、可靠的固定至机器人动作头的法兰盘接口上。连杆与机器人动作头30的法兰盘接口固定的结构由机器人厂家提供，为本领域公知技术。
49.校准块1提供厚度为dm（本实施例为10mm）的板，主要用于确定校准指针2与机器人动作头30的法兰盘接口相对位置，确定了仿真空间中校准指针2在机器人精确装配位置后，之后的利用校准指针2模型在仿真空间中确定的点位置才是可靠的。
50.校准指针2用于确定机器人动作头与工作台相对固定位置，确定了相对固定位置后，可以确定对不同结构喷枪装置6的准确装配位置，用于确定机器人动作头30与喷枪61的实际相对位置。校准指针2不仅需要校准长度方向的位置（z'轴），还利用校准指针2三个平面对工装台进行角度和平面度校准，便于准确找准偏差。
51.固定工作台4台面由各个侧边围成大体为矩形的形状。固定工作台4上安装有由固定工作台4向外伸出的校准块1，所述校准块1具有第一校准侧面101、第二校准侧面102，所述第一校准侧面101、第二校准侧面102相互平行且均垂直于固定工作台4台面通过校准指针2与连杆3通过第二法兰206、第一法兰33进行方向性固定，再将模块化的连杆3与机器人动作头进行固定连接，通过精准的装配能够计算出校准指针2在仿真空间中装配的具体方向和角度。通过校准块1已知10mm厚度，即可通过设计实验程序进行理论计算出，校准指针1针头与机器人动作头30的法兰盘接口准确相对位置。再利用精确修正的校准指针2，编制校准程序，利用校准指针2的各个校准平面（端面、第一侧面、第二侧面等），对固定工作平台4进行平面、角度、高度、方向进行位置校准。
52.如图12所示，固定工作台4上开设有腰型槽41、第四安装孔42。腰型槽41、第四安装孔42的弧度均与圆弧侧面205的弧度相配合，从而方便确定校准指针与固定工作台4的相对位置。各个腰型槽41平行且间隔设置，各个第四安装孔42在固定工作台4周长方向上间隔设置。固定工作台4可通过支撑部10固定在数控设备台上。为提高固定工作台4几何尺寸精度。固定工作台4与其他部件（包括待喷丸零件）的连接均为机械配合关系，无任何焊接连接。校准块1可通过标准插销固定至固定工作台4，固定位置应在机器人灵活范围内。数控设备台、用于固定待喷丸零件的固定工作台4均可采用现有技术的装置。
53.所述具有固定工作台的喷丸用装置模型构建方法包括如下步骤：步骤(a)：在现实空间中，将第二法兰206与所述第一法兰33配合连接，计算机设备发出指令，令机器人动作机构分别运动到第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置、第六位置，将机器人动作机构运动到第一位置、第二位置、第三位置、第四位置、第五位置、第六位置的动作分别保存为第一动作程序、第二动作程序、第三动作程序、第四动作程序、第五动作程序、第六动作程序，各个动作执行次序为任意次序。
54.所述机器人动作机构位于第一位置时，所述端面204朝向且平行于第一校准侧面101、且与第一校准侧面101的间距为第一间距d1；所述机器人动作机构位于第二位置时，所述端面204朝向且平行于第二校准侧面102、且与第二校准侧面102的间距为第二间距d2；所述机器人动作机构位于第三位置时，所述第二侧面202朝向且平行于第一校准侧面101、且与第一校准侧面101的间距为第三间距d3；所述机器人动作机构位于第四位置时，所述第二侧面202朝向且平行于第二校准侧面102、且与第二校准侧面102的间距为第四间距d4；所述机器人动作机构位于第五位置时，所述第一侧面201朝向且平行于第一校准侧面101、且与第一校准侧面101的间距为第五间距d5；所述机器人动作机构位于第六位置时，所述第一侧面201朝向且平行于第二校准侧面102、且与第二校准侧面102的间距为第六间距d6。
55.在现实空间中，设计第一动作程序、第二动作程序用于确定校准指针2在z'轴的位置，确定左右2个基础点（即机器人动作头30分别位于第一位置、第二位置），采用示教编程分别为“机器人校准位置1”、“机器人校准位置2”，确保该2校准点在现实空间中校准指针2的端面204分别与校准块1两个校准侧面重合。令校准平面与端面204间隙≤0.05mm。采用塞尺测量端面204与校准侧面101、102之间的间距，确保间隙≤0.05mm。“校准位置1”、“校准位
置2”通过示教编程手动调节控制确定。因为实际校准指针2与仿真空间校准指针2装配会存在误差，也就是仿真空间中的z’轴坐标存在偏差，通过计量误差，可以准确计算出仿真空间校准指针z’轴装配坐标值。
56.在现实空间中，设计第三动作程序、第四动作程序设计用于确定校准指针x’轴位置。采用示教编程分别确定左右2个基础点（即机器人动作头30分别位于第三位置、第四位置）。第二侧面202与校准侧面101、102在y'o'z'平面上的投影重合部分在z'轴上的长度不小于30mm，优选为30-40mm。采用塞尺测量第二侧面202与校准侧面101、102之间的间距，确保间隙≤0.05mm。
57.在现实空间中，设计第五动作程序、第六动作程序用于确定校准指针y’轴位置。采用示教编程分别确定左右2个基础点（即机器人动作头30分别位于第五位置、第六位置）。第一侧面201与校准侧面101、102在x'o'z'平面上的投影重合部分在z'轴上的长度不小于30mm，优选为30-40mm。采用塞尺测量第一侧面201与校准侧面101、102之间的间距，确保间隙≤0.05mm。
58.步骤(b)：在计算机设备的仿真空间中，将校准指针2模型的第二法兰206与机器人动作机构模型的第一法兰33装配在一起后，执行第一动作程序、第二动作程序，在仿真空间中得到第一参考平面am，所述第一参考平面am平行于仿真空间中执行第一动作程序后端面204所在平面a1、且平行于仿真空间中执行第二动作程序后端面204所在平面a2，计算第一偏差距离
△
z=dz-dm-d1-d2，其中dz为仿真空间中平面a1与平面a2之间的距离。
59.如图4所示，在仿真空间中运行第一动作程序、第二动作程序后，将会出现如图3所示的偏差dz，在通过仿真软件的数值测量功能，测量出具体偏差dz的数值。最终校准指针2到机器人动作头30的法兰盘接口距离zm=za+
△
x/2，通过计算消除实验误差，校准指针2的z’轴坐标位置将准确修正。
60.所述第一间距、第二间距、第三间距、第四间距、第五间距、第六间距均不大于间距阈值，可设置间距阈值为0.05mm。
61.图4、图6（b）、图6（c）中，也可认为第一间距d1、第二间距d2、
……
、第六间距d6均为0。
62.如图8、图9所示，在计算机设备的仿真空间的任意位置构建o’x’y’z’坐标系，定义与第二侧面202垂直的方向为x’轴方向，定义与第一侧面201垂直的方向为y’轴方向，定义与端面204垂直的方向为z’轴方向；所述o’x’y’z’坐标系的移动、转动的动作与机器人动作机构模型的对应动作一致，坐标原点o’与机器人动作机构模型的相对位置保持不变。
63.o’x’y’z’坐标系的仅需在构建时参考端面、第一侧面、第二侧面的位置，构建完成后。o’x’y’z’坐标系随着机器人动作机构运动（可认为相对固定），不受校准指针影响，即使后续在仿真空间中移除校准指针模型，也不会影响o’x’y’z’坐标系。
64.在仿真空间中，将机器人300模型、连杆3模型、校准指针2模型、校准块1模型按确定比例（例如1：2或1：1）载入机器人的计算机仿真空间中，将机器人动作头30模型、连杆3模型、校准指针2模型装配在一起，确定理论装配位置关系（即按各个模型已知参数进行装配）。各个元件载入仿真空间中的尺寸比例均为预设的一致的尺寸比例。
65.仿真空间机器人坐标系的原点坐标（即机器人动作轨迹计算的相对位置点）、现实空间机器人坐标系的原点坐标一致。在仿真空间中，将仿真机器人设备原点坐标与实际机
器人原点坐标进行修正，确定仿真机器人编程轨迹与实际机器人编程轨迹一致性，去除plc编码之间的误差。可以通过设备自带的机器人原始数据备份与还原功能，对仿真机器进行原始数据调试处理。因为机器人计算程序轨迹均基于一个相对原点位置进行计算的，消除了仿真空间机器人与实际使用机器人脉冲原点数据，即消除plc之间编译误差。
66.步骤(c)：在计算机设备的仿真空间中，执行第三动作程序，确定仿真空间中执行第三动作程序后第二侧面202所在平面与第一参考平面am的夹角θa，根据夹角θa确定补偿角度θb，通过令校准指针2模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb对校准指针2模型进行修正，使得修正后在仿真空间中执行第三动作程序后，第二侧面202所在平面与第一参考平面am平行。
67.图6（a）为从校准指针端面204向第二法兰206看的示意图，则在这种情况下，在从校准指针端面204向第二法兰206看，令校准指针2模型绕轴线以逆时针方向转动角度θa，则实现了修正。此时，θb=θa。
68.所述步骤(c)中，若将机器人动作头在仿真空间中的旋转角度修正为θ’=θ+θa后，按修正后的旋转角度在仿真空间中执行第三动作程序后，第二侧面202所在平面与第一参考平面am平行，则θb=θa；若将机器人动作头在仿真空间中的旋转角度修正为θ’=θ-θa后，按修正后的旋转角度在仿真空间中执行第三动作程序后，第二侧面202所在平面与第一参考平面am平行，则θb=-θa。
69.或者，在计算机设备的仿真空间中，执行第五动作程序，确定仿真空间中执行第五动作程序后第一侧面201所在平面与第一参考平面am的夹角θa，根据夹角θa确定补偿角度θb，通过令校准指针2模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb对校准指针2模型进行修正，使得修正后在仿真空间中执行第五动作程序后，第一侧面201所在平面与第一参考平面am平行。
70.步骤(d)：在计算机设备的仿真空间中，执行第三动作程序后得到第二侧面202所在平面a3，执行第四动作程序后得到第二侧面202所在平面a4，执行第五动作程序后得到第一侧面201所在平面a5，执行第六动作程序后得到第一侧面201所在平面a6，各个动作执行次序为任意次序。
71.计算第二偏差距离
△
x=dx-dm-d3-d4，其中dx为平面a3与平面a4之间的距离，如图6（b）所示。
72.计算第三偏差距离
△
y=dy-dm-d5-d6，其中dy为平面a5与平面a6之间的距离，如图6（c）所示。
73.对校准指针2模型在o’x’y’z’坐标系中的坐标进行修正，使得校准指针2模型在x’轴的坐标、y’轴的坐标、z’轴的坐标分别修正为xm、ym、zm，其中xm=xa+
△
x/2、ym=ya+
△
x/2，zm=za+
△
x/2，xa、ya、za分别为对校准指针2模型在o’x’y’z’坐标系中的坐标修正前校准指针2模型在x’轴、y’轴、z’轴的初始坐标。
74.步骤(e)：在现实空间中，计算机设备发出指令，令机器人动作机构分别运动到k1个位置，且将机器人动作机构分别运动到所述k1个位置的动作分别保存为k1个动作程序，k1≥4。
75.所述k1个位置满足：根据机器人动作机构分别位于所述k1个位置时校准指针2的位置、校准指针2与固定工作台4的相对位置，可以确定固定工作台4在现实空间中的位置。
76.在校准固定工作台的第一种实施方式中，k1=21。在现实空间中，设计固定工作台4的校准程序即k1个动作程序。如图11所示，用经过修正后的校准指针2通过示教编程确定3类校准点即点p1-p21，要求所有示教点相应的校准平面（例如端面、第一侧面、第二侧面）与固定工作台4重合（即在相应的坐标平面的投影重合）。点p1-p15重合面积≥10
×
8mm2，相应的间隙≤0.05mm，采用塞尺进行准确测量。
77.在校准固定工作台的第二种实施方式中，可选择点p10、p11、p12、p16，其中在点p16，校准指针的圆弧面205与固定工作台4的第四安装孔42的形状配合，即校准指针伸入第四安装孔42中。在现实空间中，令机器人动作头分别运动到点p10、p11、p12，再在仿真空间中执行与运行到点p10、p11、p12同样的动作，从而可确定与固定工作台台面模型在仿真空间中的位置，再通过在仿真空间中执行与运行到点p16同样的动作，从而可以确定仿真工作台模型的准确位置。也可选择更多点进行验证，进一步保证准确性。
78.在校准固定工作台的第二种实施方式中，可选择点p2、p5、p8、p17，即通过点p2、p5、p8确定与固定工作台台面平行的平面，再利用点p10确定在垂直于固定工作台台面方向上的准确位置。
79.步骤(f)：在计算机设备的仿真空间中，执行所述k1个动作程序。
80.根据仿真空间中执行所述k1个动作程序后校准指针2模型的位置、现实空间中机器人动作机构分别位于所述k1个位置时校准指针2与固定工作台4的相对位置确定固定工作台4在仿真空间中的位置，且将固定工作台4模型置于该位置。
81.在校准固定工作台的第一种实施方式中，步骤(f)包括依次执行的如下步骤：步骤(f-1)：在仿真空间中，将现实机器人中的k1个校准程序导入仿真空间机器人设备示教器中。如图6所示，先运行k1个校准程序中令校准指针位于点p1、点p2、
……
点p9的动作，仿真空间中会出现校准指针2与固定工作台4边缘有偏差情况，将偏差进行求和平均化，进一步通过位于点p1-p9的校准指着修正固定工作台4前后左右的相对位置。偏差进行求和平均化，得到的结果通过调整仿真空间内的数模坐标值进行实现，数模在仿真空间是可以准确调整6个维度的坐标数值的。
82.步骤(f-2)：在仿真空间中，再运行k1个校准程序中的点p10-p15校准点程序段，仿真空间中会出现校准指针2与固定工作台4面有偏差情况，将偏差进行求和平均化，通过点p10-p15的校准点修正固定工作台4高度、水度、角度相对位置。偏差进行求和平均化，得到的结果通过调整仿真空间内的数模坐标值进行实现，数模在仿真空间是可以准确调整6个维度的坐标数值的，从而实现修正。
83.步骤(f-3)：在仿真空间中，最后运行k1个校准程序中的点p16-p21校准点程序段，将经过修正后的固定工作台4进行最后一次校准，利用通过穿过固定工作台4的等距的第四安装孔42 的位于点p16-p21的校准指针进行最后位置修正，最终确定固定工作台4精准的仿真空间位置坐标。
84.步骤(g)：在计算机设备的仿真空间中，断开校准指针2模型的第二法兰206与机器人动作机构模型的第一法兰33的连接，将喷枪装置6模型的喷枪装置法兰64与机器人动作机构的第一法兰33装配，将待喷丸零件的模型装配到固定工作台4模型上。
85.在仿真空间中，数控喷丸用的喷枪装置6设计与连杆3的第一法兰33配合的喷枪装置法兰64，通过法兰上开设的方向孔的定位功能用于确定用于固定喷枪61的固定支架63的
装夹方向。喷枪装置6制造完成后需要精确计量，确定实际加工尺寸。根据实际尺寸建立标准数模，将数模倒入仿真空间中，对其与连杆3进行准确数字装配。
86.在仿真空间中，复杂零件与夹具装配模型导入仿真空间中，实现离线编程，装夹模拟，喷丸模拟，方案可行性模拟，程序检查的仿真功能。将离线编完的复杂零件喷丸数控程序下发至实际机器人中。在现实空间中，可将下发的离线程序，对应零件进行示教模拟，确定程序轨迹准确无误，在运用生产加工，最终实现离线编程仿真空间与现实空间的无缝衔接。通过人工观察和试运行，可以通过测量工具进行测量轨迹，即可确定程序轨迹准确无误。
87.待喷丸零件模型装配到固定工作台4模型，可以认为误差很小可以忽略。
88.其中，在计算机设备的仿真空间中，导入的所述喷枪装置6尺寸、待喷丸零件尺寸均为现实空间中的实际尺寸，所述待喷丸零件模型与固定工作台4模型的配合尺寸为现实空间中的配合尺寸。
89.对喷枪装置6模型进行修正，使得喷枪装置6模型在x’轴的坐标、y’轴的坐标、z’轴的坐标分别修正为xn、yn、zn，且使得喷枪装置6模型绕轴线以第一转动方向转动角度θb，其中xn=xb+
△
x/2、yn=yb+
△
x/2，zn=zb+
△
x/2，xb、yb、zb分别为修正前喷枪装置6模型在x’轴、y’轴、z’轴的初始坐标。
90.其中，所述步骤(e)在步骤(a)中执行或在步骤(d)之后执行；所述步骤(f)在步骤(d)之后执行。
91.本发明提出一种仿真空间内喷丸用机器人装置模型构建方法及系统，该装置意在解决数控机器人仿真空间与实际加工平台之间的位置关系校准及修正。
92.本发明通过确定仿真空间内的校准指针2与标准机器人实际位置，再将一直确定精度的校准指针2对其他设备进行校准，将仿真空间内的固定工作台等主要装配定位零件用的基准装夹面与机器人校准指针实际相对位置确定。该方法能够有效的保证仿真空间中机器人和加工工件位置关系与现实空间位置关系保持高精度重合。能够最大程度的实现机器人离线编程准确率和开发阶段加工方案仿真准确性，能够有效的解决在仿真空间中各加工平台的6维度的坐标位置、角度、平面度、高度、尺寸大小等。通过简单的校准程序能够有效的计算出喷枪夹具角度误差、非标工作平台装配误差。本发明操作简单可靠，结构简单，维护成本低，能够有效解决喷丸机器离线编程空间坐标问题。本发明能够有效的确保离线仿真空间与现场实践调试空间无缝对接。
93.本发明利用机器人稳定可靠的运动轨迹，可以极为精确的控制喷丸加工过程的喷丸距离、角度、喷丸重叠区、压力、弹丸流量等重要参数，实现高精密喷丸强化。本发明采用离线仿真编程，具有优点如下：编程者危险工作环境，编程期间不会造成对工装夹具及机器人的损坏；能够提前检查编程干涩问题；能够提供开发设计空间基础；编程不影响设备使用；能够提前确定工艺的可行性及高效性。解决了现有技术中很难实现离线编程的软件仿真空间与现场实际情况一致的主要瓶颈问题，实现了对实际喷丸的准确模拟。
94.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
95.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应
仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围。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。