檢測(cè)機(jī)器手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，旨在提供一種測(cè)量精度高，設(shè)備較簡(jiǎn)單、不受環(huán)境空間限制，便于操作的測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：被測(cè)物體(3)相連于機(jī)械手末端，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)使被測(cè)物體(3)置于第一相機(jī)組件(1)與第二相機(jī)組件(2)的公共視場(chǎng)范圍內(nèi)；兩組相機(jī)上設(shè)置的傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線相連于計(jì)算組件(4)進(jìn)行通訊，組成檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算組件(4)接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)抓取相機(jī)組件(1)、(2)不同時(shí)刻采集的圖像，通過內(nèi)置解算程序記錄并計(jì)算每一時(shí)刻抓取被測(cè)物體(3)的圖像位置的微小位移量，通過多次測(cè)量計(jì)算出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
【專利說明】檢測(cè)機(jī)器手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于所有檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的位置精度的要求也越來越高。這就要求有相應(yīng)的高精度、高自動(dòng)化、穩(wěn)定可靠的測(cè)試系統(tǒng)與之相適應(yīng)，以期對(duì)它作出客觀的評(píng)價(jià)。其中，定位精度、重復(fù)定位精度是機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持和傳遞工件很重要的精度指標(biāo)。位置重復(fù)精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。任何一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手，即使在同一環(huán)境、同一條件、同一動(dòng)作、同一命令之下，每一次的動(dòng)作位置也不可能完全一致，會(huì)有一定的誤差。測(cè)試工業(yè)機(jī)械手的位置重復(fù)精度時(shí)，不同速度、不同方位下，反復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)越多，位置重復(fù)精度的評(píng)價(jià)就越準(zhǔn)確。由于位置重復(fù)精度為機(jī)械手自身重要性能參數(shù)，不受負(fù)載變化的影響。因此通常用位置重復(fù)精度這一指標(biāo)作為示教/再現(xiàn)方式工業(yè)機(jī)械手水平的重要指標(biāo)。所有機(jī)械手出廠之前都應(yīng)對(duì)它時(shí)行測(cè)定。一般測(cè)量機(jī)械手重復(fù)定位精度有標(biāo)準(zhǔn)量塊法和激光跟蹤法。定位精度和重復(fù)定位精度的測(cè)量?jī)x器有激光跟蹤儀、標(biāo)準(zhǔn)量塊、線紋尺、步距規(guī)。
[0003]標(biāo)準(zhǔn)量塊法是一種機(jī)械式接觸測(cè)量方法，其原理是運(yùn)用傳統(tǒng)量測(cè)工具，以實(shí)際尺寸作為定位精度檢測(cè)時(shí)的目標(biāo)位置坐標(biāo)(測(cè)量基準(zhǔn))，直接測(cè)量被測(cè)對(duì)象。測(cè)量時(shí)，將步距規(guī)置于工作臺(tái)上，并將步距規(guī)軸線與X軸軸線調(diào)雅平行，令X軸回零；將杠桿千分表固定在主軸箱上(不移動(dòng))，表頭接觸在Po點(diǎn)，表針置零；從同一方向至同一點(diǎn)進(jìn)行7次重復(fù)定位和測(cè)量。該測(cè)量讀數(shù)的最大差的1/2之前標(biāo)注土符號(hào)的數(shù)值即作為測(cè)量值。將裝置固定在測(cè)量用平臺(tái)上，使千分表(讀數(shù)精度0.0lmm)從工作臺(tái)中心下降至平臺(tái)上，其讀數(shù)即作為平行度測(cè)量值，測(cè)量位置為離底座端面20mm?30mm處。該方法不足之處是受空間的限制大，易受測(cè)量手法影響，測(cè)量精度不高。一般用于測(cè)量簡(jiǎn)單，測(cè)量項(xiàng)目單一的物件。
[0004]激光跟蹤法，激光跟蹤儀又被稱為移動(dòng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。其基本原理是極坐標(biāo)法，通過測(cè)量目標(biāo)的水平角、垂直角和斜距，建立以測(cè)站為中心的極坐標(biāo)系。其精度主要是由測(cè)距保證的，因?yàn)樾本嗬眉す飧缮嬖頊y(cè)量。測(cè)量時(shí)分光鏡固定在機(jī)床主軸部件上，激光源發(fā)出激光束，通過分光鏡分為兩束投射到反光鏡上，對(duì)反射回的激光束進(jìn)行比較和計(jì)算，并經(jīng)過軟件進(jìn)行處理，獲取位置誤差數(shù)據(jù)，得到機(jī)械手重復(fù)定位精度。在跟蹤頭中有一個(gè)位置敏感探測(cè)器(PSD)，可以測(cè)出激光束的位置變化量，通過軟件精確計(jì)算并反饋給伺服馬達(dá)控制跟蹤頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量，使操作者無需進(jìn)行繁瑣的目標(biāo)瞄準(zhǔn)，提高了測(cè)量的效率。激光跟蹤儀測(cè)量有兩種測(cè)量方式:一是單站測(cè)量，儀器不動(dòng)，測(cè)量所有目標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量半徑為35m ;二是轉(zhuǎn)站測(cè)量(通常稱為蛙跳)，完成一次測(cè)量任務(wù)需要多次移動(dòng)儀器的位置。一般通過至少三個(gè)點(diǎn)以上的定向點(diǎn)測(cè)量，利用光束法平差原理建立起相鄰站之間的姿態(tài)、定向關(guān)系，同時(shí)實(shí)現(xiàn)儀器測(cè)量范圍的較大擴(kuò)展，也可避免測(cè)量精度隨距離增大而快速下降。激光跟蹤法測(cè)量需求設(shè)備貴，受經(jīng)費(fèi)預(yù)算限制。無論采用單站或轉(zhuǎn)站測(cè)量，都需要對(duì)儀器的測(cè)量精度進(jìn)行正確的評(píng)定。由于儀器受外界及自身的各種因素影響較大，需要在現(xiàn)場(chǎng)確定儀器的實(shí)際測(cè)量精度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有方法存在的不足之處，提供一種對(duì)微小位移測(cè)量精度較高，需求設(shè)備較簡(jiǎn)單、費(fèi)用較少，更經(jīng)濟(jì)，不受環(huán)境空間限制，便于操作的測(cè)量系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，主要包括:分別以正交方向正對(duì)于被測(cè)物體3方向固定安放的兩組相機(jī)，其特征在于:被測(cè)物體3相連于機(jī)械手末端，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)使被測(cè)物體3置于第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2的公共視場(chǎng)范圍內(nèi)；兩組相機(jī)上設(shè)置的傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線相連于計(jì)算組件4進(jìn)行通訊，組成檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算組件4接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)抓取相機(jī)組件1、2不同時(shí)刻采集的圖像，通過內(nèi)置解算程序記錄并計(jì)算每一時(shí)刻抓取被測(cè)物體3的圖像位置的微小位移量，通過多次測(cè)量計(jì)算出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
[0007]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。
[0008]本發(fā)明利用兩個(gè)照相機(jī)測(cè)定機(jī)械手重復(fù)定位精度，能對(duì)微小的機(jī)械位移提供精確的測(cè)量，采用無運(yùn)動(dòng)部件對(duì)被測(cè)物件圖像進(jìn)行處理，受外界條件影響小，操作簡(jiǎn)單，輸出數(shù)據(jù)易于保存記錄。本發(fā)明通過計(jì)算組件接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)抓取相機(jī)組件不同時(shí)刻采集的圖像，利用計(jì)算組件計(jì)算出被測(cè)物體的總位移S ;通過計(jì)算組件內(nèi)部算法程序記錄并計(jì)算每一時(shí)刻抓取被測(cè)物體3的圖像位置的微小位移量，提高了傳輸機(jī)械手的重復(fù)定位精度，其徑向重復(fù)定位精度為±0.12mm，旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度為±0.03°，測(cè)試精度可達(dá)到微米級(jí)。解決了標(biāo)準(zhǔn)量塊法受空間的限制大，易受測(cè)量手法影響，測(cè)量精度不高的問題。避免了激光跟蹤法單站測(cè)量，測(cè)量半徑大；轉(zhuǎn)站蛙跳測(cè)量完成一次測(cè)量，需要在現(xiàn)場(chǎng)確定儀器，實(shí)際測(cè)量精度需要多次移動(dòng)儀器位置，激光跟蹤儀昂貴，成本高的不足。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0010]圖1是本發(fā)明檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖圖。
[0011]圖2是圖1計(jì)算組件解算程序原理示意圖。
[0012]圖中:1.第一相機(jī)組件、2.第二相機(jī)組件、3.被測(cè)物體、4.計(jì)算組件，5接近傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參閱圖1。在以下描述的實(shí)施例中，檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)主要包括，以正交方向固定安放的第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2，被測(cè)物體3和計(jì)算組件4。第一相機(jī)組件1、第二相機(jī)組件2裝有傳感器，當(dāng)被測(cè)物體3進(jìn)入第一相機(jī)組件1、第二相機(jī)組件2視場(chǎng)位置穩(wěn)定后，自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算組件執(zhí)行解算程序。被測(cè)物體3相連于機(jī)械手末端，可隨機(jī)械手運(yùn)動(dòng)使被測(cè)物體3置于第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2的公共視場(chǎng)范圍內(nèi)。被測(cè)物體3上有可安裝在機(jī)械手末端的安裝孔，在第一相機(jī)組件1、第二相機(jī)組件2正對(duì)方向視場(chǎng)范圍內(nèi)有方形或圓形等規(guī)則形狀的量測(cè)塊。兩組相機(jī)1、2通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線相連于計(jì)算組件4進(jìn)行通訊，組成檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)。計(jì)算組件4接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)抓取相機(jī)組件1、2不同時(shí)刻采集的圖像，記錄并計(jì)算每一時(shí)刻抓取被測(cè)物體3上量測(cè)塊圖像位置的微小位移量，通過多次測(cè)量計(jì)算出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。測(cè)量時(shí)，機(jī)械手執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序。在時(shí)刻Tl，當(dāng)被測(cè)物體3進(jìn)入第一相機(jī)1、第二相機(jī)2公共視場(chǎng)范圍內(nèi)穩(wěn)定后，計(jì)算組件4接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)相機(jī)組件1、2同時(shí)或分別進(jìn)行拍攝，抓取相機(jī)組件1、2不同時(shí)刻采集的圖像，并記錄下被測(cè)物體的相素位置；在時(shí)刻T2，重復(fù)上述過程。相機(jī)組件1、2將采集的位置圖像通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線傳輸?shù)接?jì)算組件4，自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算組件執(zhí)行解算程序，計(jì)算出第一相機(jī)I兩幅畫面中被測(cè)物體的位置變動(dòng)SI，第二相機(jī)2兩幅畫面中被測(cè)物體垂直于第一相機(jī)I拍攝面的方向的位移S2 ;計(jì)算出被測(cè)物體的總位移S ;計(jì)算組件4通過多次測(cè)量被測(cè)物體3的總位移S，計(jì)算得出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
[0014]參閱圖2。計(jì)算組件4解算程序分別對(duì)第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2采集的位置圖像進(jìn)行處理:1.抓取圖像邊框定義圖形四邊；2.通過圖像四邊計(jì)算到四邊的交點(diǎn)即四角A、B、C、D;3.通過對(duì)角線交點(diǎn)采集中心點(diǎn)P，記錄中心點(diǎn)像素位置。通過多次重復(fù)以上操作，多次采集中心點(diǎn)像素位置數(shù)據(jù)，計(jì)算處理上述數(shù)據(jù)，計(jì)算出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
[0015]帶傳感器自動(dòng)觸發(fā)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施:第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2上安裝有接近傳感器5，通過編程控制機(jī)械手的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，每次運(yùn)動(dòng)到測(cè)試位置后，按需求時(shí)間延遲m秒后再執(zhí)行下一遍運(yùn)行。當(dāng)被測(cè)物體3接近第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2上安裝的接近傳感器裝置時(shí)，觸發(fā)第一相機(jī)組件I與第二相機(jī)組件2延遲η秒后采集圖像，并自動(dòng)執(zhí)行解算程序采集中心點(diǎn)像素位置數(shù)據(jù)。計(jì)算組件4通過預(yù)設(shè)程序連續(xù)測(cè)試Dx組數(shù)據(jù)后，自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算處理，存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)可供調(diào)閱，并輸出此機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，主要包括:分別以正交方向正對(duì)于被測(cè)物體(3)方向固定安放的兩組相機(jī)，其特征在于:被測(cè)物體(3)相連于機(jī)械手末端，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)使被測(cè)物體(3)置于第一相機(jī)組件(I)與第二相機(jī)組件(2)的公共視場(chǎng)范圍內(nèi)；兩組相機(jī)上設(shè)置的傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線相連于計(jì)算組件(4)進(jìn)行通訊，組成檢測(cè)檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，計(jì)算組件(4)接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)抓取相機(jī)組件(I)、(2)不同時(shí)刻采集的圖像，通過內(nèi)置解算程序記錄并計(jì)算每一時(shí)刻抓取被測(cè)物體(3)的圖像位置的微小位移量，通過多次測(cè)量計(jì)算出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，被測(cè)物體(3)在第一相機(jī)組件(I)、第二相機(jī)組件(2)正對(duì)方向有方形或圓形規(guī)則形狀的量測(cè)塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，被測(cè)物體(3)上有安裝孔，可將被測(cè)物體(3)安裝到機(jī)械手末端，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)使被測(cè)物體(3)置于第一相機(jī)組件(I)與第二相機(jī)組件(2)的公共視場(chǎng)范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，第一相機(jī)組件(I)、第二相機(jī)組件⑵裝有傳感器，當(dāng)被測(cè)物體⑶進(jìn)入第一相機(jī)組件(I)、第二相機(jī)組件(2)視場(chǎng)位置穩(wěn)定后，自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算組件執(zhí)行解算程序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在時(shí)刻Tl，當(dāng)被測(cè)物體(3)進(jìn)入第一相機(jī)(I)、第二相機(jī)(2)公共視場(chǎng)范圍內(nèi)穩(wěn)定后，計(jì)算組件(4)接收手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)相機(jī)組件(I)、(2)同時(shí)或分別進(jìn)行拍攝，抓取相機(jī)組件(I)、(2)不同時(shí)刻采集的圖像，并記錄下被測(cè)物體的相素位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在時(shí)刻T2，兩組相機(jī)將采集的位置圖像通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線傳輸?shù)接?jì)算組件(4)，自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算組件執(zhí)行解算程序，計(jì)算出第一相機(jī)組件(I)兩幅畫面中被測(cè)物體的位置變動(dòng)SI，第二相機(jī)(2)兩幅畫面中被測(cè)物體垂直于第一相機(jī)(I)拍攝面的方向的位移S2 ;計(jì)算出被測(cè)物體的總位移S。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算組件(4)通過多次測(cè)量被測(cè)物體3的總位移S，計(jì)算得出機(jī)械手的重復(fù)定位精度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算組件(4)解算程序分別對(duì)第一相機(jī)(I)與第二相機(jī)(2)采集的位置圖像進(jìn)行處理:1.抓取圖像邊框定義圖形四邊；2.通過圖像四邊計(jì)算到四邊的交點(diǎn)即四角A、B、C、D;3.通過對(duì)角線交點(diǎn)采集中心點(diǎn)P，記錄中心點(diǎn)像素位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，第一相機(jī)組件(I)與第二相機(jī)組件(2)上安裝有接近傳感器，通過編程控制機(jī)械手的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，每次運(yùn)動(dòng)到測(cè)試位置后，按需求時(shí)間延遲m秒后再執(zhí)行下一遍運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)機(jī)械手重復(fù)定位精度的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)被測(cè)物體(3)接近第一相機(jī)組件(I)與第二相機(jī)組件(2)上安裝的接近傳感器裝置時(shí)，觸發(fā)第一相機(jī)組件(I)與第二相機(jī)組件(2)延遲η秒后采集圖像，并自動(dòng)執(zhí)行解算程序采集中心點(diǎn)像素位置數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK104236466SQ201410523191
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】廖其林 申請(qǐng)人:四川泛華航空儀表電器有限公司