一種機器人與機床坐標關系的標定裝置及標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人的研究領域，特別涉及一種機器人與機床坐標關系的標定裝置及標定方法。
【背景技術】
[0002]六軸工業機器人一般用在機床的上下料時，絕大多數都是采用人工示教的方法。即通過示教人員肉眼觀察的方式設定機器人的行走軌跡，但是，在實際生產應用中，經過大量的實踐經驗總結，示教機器人具有如下的缺點:
[0003](I)示教的精度難以保證，尤其是示教環境較差時；
[0004](2)示教的可行性難以保證，尤其是對于機床結構復雜，示教技術人員無法直觀看到工作環境的時候，根本無法完成示教工作；
[0005](3)在復雜環境下，要得到一個較好的示教效果耗時久。
[0006]由于以上的缺點，示教水平和環境直接影戲機器人的應用效果，當上下料機器人與機床工作位置間的位姿關系沒有得到有效確定時，尤其是卡盤的旋轉中心與機器人上料直線軌跡沒能重合時，在機器人針對機床上下料的過程中，不僅會對機床卡盤和機器人的末端執行夾具造成變形和損壞，同時，更會對工件自身帶來刮傷或損壞。
【發明內容】
[0007]本發明的目的為提供一種機器人與機床坐標關系的標定裝置及標定方法，能較好的克服上述的缺點及不足，該通過測距工具修正機器人的位姿，該測量方法操作簡單，效率高，能有效提高機器人的示教精度，最大程度上保護機床卡盤、機器人和工件。
[0008]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0009]本發明提供一種機器人與機床坐標關系的標定裝置，包括機床(1)、卡盤(2)、標準塊(3)、測量單元以及上下料機器人(5);所述機床用于對應工件的機加工，所述卡盤用于夾持工件，所述測量單元用于機器人相對于機床的四個自由度的檢測，所述標準塊(3)用于輔助檢測;所述上下料機器人(5)用于實現工件的上下料執行動作，所述測量單元包括兩個相互垂直安裝的第一測距工具(4)、第二測距工具(7)以及工具安裝座(6)，整個測量單元安裝在上下料機器人(5)的末端；當機床(I)上的卡盤(2)夾持住標準塊(3)后，所述上下料機器人(5)夾持著測量單元逼近標準塊(3)，通過檢測標準塊(3)上的兩個標準面，實現機器人與機床位姿關系的標定。
[0010]作為優選的，所述標準塊(3)包括大軸和小軸，小軸設置在大軸的一個端面上，所述小軸為圓柱體，所述大軸包括兩個相切的標準面以及一個連接兩個標準面的弧形面。
[0011]作為優選的，標準塊(3)由機床(I)上的卡盤(2)夾持，夾持位置為標準塊(3)的小軸，標準塊(3)的大軸有兩個相切的標準面，每一個標準面分別由對應的測距工具進行檢測。
[0012]作為優選的，所述上下料機器人(5)為六軸機器人。
[0013]作為優選的，所述第一測距工具(4)和第二測距工具(7)為通過傳感器實現測距功能的測距工具。
[0014]本發明還提供一種機器人與機床坐標關系的標定方法，包括下述步驟:
[0015]第一步，卡盤(2)夾持住標準塊(3)保持零位不動，裝有測量單元的上下料機器人
(5)靠近標準塊(3)，當第一測距工具(4)位于標準塊(3)大軸的上方時，上下料機器人(5)沿Z軸向下逼近標準塊(3)的一個標準面，當第一測距工具(4)顯示距離為某一指定值時即保持不變，記錄下上下料機器人(5)位置;上下料機器人(5)再沿著標準塊(3)的方向往卡盤靠近，移動一段距離后，打開第一測距工具(4)檢測與標準面的距離，并相對于標準面調整機器人位姿，當第一測距工具(4)顯示為預先設定的指定值時，保持機器人位置不變并記錄下該位置，通過兩個點的測量，確定上下料機器人繞Y軸的位姿；
[0016]第二步，上下料機器人(5)從機床外側靠近標準塊(3)，并在該步驟內時刻保持上下料機器人(5)不會繞著Y軸產生轉動，當第一測距工具(4)位于標準塊(3)大軸的前方時，上下料機器人(5)向內逼近標準塊(3)的另一個標準面，當第二測距工具(7)顯示距離為某一指定值時即保持不變，記錄下上下料機器人(5)位置，上下料機器人(5)再沿著標準塊(3)的方向往卡盤靠近，移動一段距離后，打開第二測距工具(7)檢測與標準面的距離，并相對于標準面調整機器人位置，當第一測距工具(4)顯示為預先設定的指定值時，保持機器人位置不變并記錄下該位置，通過這兩個點的測量，確定機器人繞Z軸的位姿；
[0017]第三步，構造基坐標系，標準塊前端切面的法向與xOz平面的夾角為α，標準塊上端切面的法向與xOy平面的夾角為β，由以上標定過程，得到α = β = 0。
[0018]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0019](I)本發明的一種機器人與機床坐標關系的標定裝置維護方便，裝置結構簡單。
[0020](2)本發明實現的上下料機器人與機床位姿關系標定可以有效提高機器人的示教精度及工作精度。
[0021](3)本發明的方法可以有效的完成機器人與機床間的標定任務，操作簡單，效率快。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明測量裝置的結構示意圖。
[0023I圖2是本發明機床構成示意圖。
[0024]圖3是本發明標準塊的三維結構圖。
[0025]圖4是坐標關系不意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0027]實施例
[0028]如圖1、圖2、圖3所示，本實施例一種機器人與機床坐標關系的標定裝置，包括機床1、卡盤2、標準塊3、測量單元以及上下料機器人5;所述機床用于對應工件的機加工，所述卡盤用于夾持工件，所述測量單元用于機器人相對于機床的四個自由度的檢測，所述標準塊3用于輔助檢測;所述上下料機器人5用于實現工件的上下料執行動作，所述測量單元包括兩個相互垂直安裝的第一測距工具4、第二測距工具7以及工具安裝座6，整個測量單元安裝在上下料機器人5的末端；當機床1上的卡盤2夾持住標準塊3后，上下料機器人5夾持著測量單元逼近標準塊3，通過檢測標準塊3上的兩個標準面，實現機器人與機床位姿關系的標定。
[0029]標準塊3由機床1上的卡盤2夾持，夾持位置