六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，具體說是一種應(yīng)用于關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人示教編程過程中的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，屬于生產(chǎn)線輔助工具。六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，包括由目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭和目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸組成的目標(biāo)機構(gòu)和檢測目標(biāo)機構(gòu)位姿的檢測機構(gòu)，所述檢測機構(gòu)包括安裝有傳感器的傳感器座。采用該檢測系統(tǒng)，可以使操作工在測量結(jié)果的指導(dǎo)下對關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人進行精確的定位、定姿，提高了工件搬運的定位精度；將該檢測系統(tǒng)與機器人控制系統(tǒng)進行集成，操作工則只需操作機器人進行粗定位，精定位過程可以由機器人自主智能完成，降低了對操作工知識、技能的要求。
【專利說明】六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，具體說是一種應(yīng)用于關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人示教編程過程中的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，屬于生產(chǎn)線輔助工具。

【背景技術(shù)】
[0003]目前，關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人已廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域，以替代人工給機床上下料,大大降低了勞動強度、生產(chǎn)成本,提高了加工效率、加工質(zhì)量。
[0004]現(xiàn)有的機器人主要采用示教編程，在需要精確定位的場合需要由操作人員手動操縱機器人在笛卡爾世界坐標(biāo)系中進行精確的定點、定姿工作。
[0005]若采用直角坐標(biāo)機器人，由于其各個直線或旋轉(zhuǎn)位置單元與笛卡爾坐標(biāo)系有明確的一一對應(yīng)關(guān)系，可以比較容易的進行以上定點、定姿工作。
[0006]但是，若采用關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人，其末端件在笛卡爾坐標(biāo)系位置、姿態(tài)是由前端各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角綜合得到的，因此，要進行以上的精確定位、定姿工作需要操作人員具有較高的知識水平和操作技能，整個定位、定姿時間也較長，影響了換型效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決已有技術(shù)中機器人不能精確定位，需要操作人員手動操縱機器人在笛卡爾世界坐標(biāo)系中進行精確的定點、定姿工作的不足，提供一種能夠精確測量關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人末端件位置、姿態(tài)與期望位置、姿態(tài)之間的差值的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特殊之處在于包括目標(biāo)機構(gòu)和檢測目標(biāo)機構(gòu)位姿的檢測機構(gòu)，所述目標(biāo)機構(gòu)包括目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭1，安裝在目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭I上的目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2，所述檢測機構(gòu)包括安裝有傳感器的傳感器座3，所述傳感器座3包括六棱柱3-1和六棱柱3-1 —側(cè)的圓柱體3-2，六棱柱3-1是由間隔分布的側(cè)面一 3-3和側(cè)面二 3_4組成的，每個側(cè)面一 3-3上都安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2軸向方向平行的傳感器一 4，每個側(cè)面二 3-4上都安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2軸向方向垂直的傳感器二 5 ；
為了將傳感器一 4、傳感器二 5分別固定安裝在側(cè)面一 3-3、側(cè)面二 3-4上，本發(fā)明的一種改進是:所述傳感器一 4通過螺栓固定安裝在側(cè)面一 3-3上，傳感器二 5通過螺栓固定安裝在側(cè)面二 3-4的凹槽中；
為了精確的確定目標(biāo)位姿，本發(fā)明的一種改進是:所述傳感器一 4、傳感器二 5為激光位移傳感器；
為了在使用的時候，更加準(zhǔn)確的定位，本發(fā)明的一種改進是:所述圓柱體3-2靠近六棱柱3-1 —端為中空的，中空的內(nèi)圓周面為內(nèi)環(huán)面3-5，在使用的時候內(nèi)環(huán)面3-5與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸保持同軸；
為了便于檢測系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)更加精確的定位，本發(fā)明的一種改進是:所述圓柱體3-2遠離六棱柱3-1的一端設(shè)有安裝目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸的圓錐孔3-6。
[0009]本發(fā)明的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，通過測量端件位置、姿態(tài)與期望位置、姿態(tài)之間的差值，利用測得的數(shù)據(jù)，在指導(dǎo)操作人員進行精確的定位、定姿工作的同時將該檢測系統(tǒng)與工業(yè)機器人控制系統(tǒng)融合實現(xiàn)智能自動定位、定姿。
[0010]采用該檢測系統(tǒng)，可以使操作工在測量結(jié)果的指導(dǎo)下對關(guān)節(jié)型搬運工業(yè)機器人進行精確的定位、定姿，提高了工件搬運的定位精度；將該檢測系統(tǒng)與機器人控制系統(tǒng)進行集成，操作工則只需操作機器人進行粗定位，精定位過程可以由機器人自主智能完成，降低了對操作工知識、技能的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1:本發(fā)明的立體圖；
圖2:本發(fā)明的主視圖；
圖3:本發(fā)明的全剖視圖；
圖中:1、目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭，2、目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸，3、傳感器座，3-1、六棱柱，3-2、圓柱體，3-3、側(cè)面一,3-4、側(cè)面二, 3-5、內(nèi)環(huán)面,3-6、圓錐孔，4、傳感器一,5、傳感器二。

【具體實施方式】
[0012]以下參考附圖給出本發(fā)明的【具體實施方式】，用來對本發(fā)明做進一步的說明。
[0013]實施例1:
參照圖1-3。該六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，包括由目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭I及安裝在目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭I上的目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2組成的目標(biāo)機構(gòu)和檢測目標(biāo)機構(gòu)位姿的檢測機構(gòu)，檢測機構(gòu)包括安裝有傳感器的傳感器座3，所述傳感器座3包括由間隔分布的側(cè)面一3-3和側(cè)面二 3-4組成的六棱柱3-1和六棱柱3-1 —側(cè)的中空圓柱體3_2，側(cè)面一 3_3上通過螺栓固定安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2軸向方向平行的激光位移傳感器，側(cè)面二 3-4的凹槽中通過螺栓固定安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2軸向方向垂直的激光位移傳感器，圓柱體3-2 —端內(nèi)圓周面為使用時與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸保持同軸的內(nèi)環(huán)面3-5，一端的圓錐孔為使用時與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸配合的圓錐孔3-6。
[0014]本發(fā)明的測量原理及使用方法:
測量原理:
三個側(cè)面一 3-3上的激光位移傳感器光軸射向目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面1，三個位移傳感器可以測出各自距離目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面的距離，根據(jù)三點確定一個平面的原理，可計算得到由三個位移傳感器安裝點確定的平面(即傳感器座左端面)與目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面之間的夾角，從而得到傳感器座與目標(biāo)姿態(tài)的相對姿態(tài)差。
[0015]三個側(cè)面二 3-4上的激光位移傳感器光軸射向目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸2外圓柱面，在傳感器座3左端面與目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面平行的前提下，測量出各自距離標(biāo)準(zhǔn)芯軸外圓柱面的距離，根據(jù)三點確定一個圓的原理，可以計算出有三個位置傳感器安裝點確定的圓的圓心(即傳感器座軸線)與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸之間的相對距離，從而得到傳感器座與目標(biāo)位置的相對位置差。
[0016]使用方法:
第一次使用前，需要對傳感器進行標(biāo)定以消除由于傳感器在傳感器座上的安裝誤差造成的測量誤差。標(biāo)定方法是將目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸右端的圓錐面插入傳感器座圓柱體3-2的圓錐孔后，進行一次測量，并記錄傳感器一測得的距離目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面的距離差以及傳感器二測得的距離目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸外圓柱面的距離差，以便后期進行結(jié)果補償。
[0017]標(biāo)定完后即可進行實際使用，使用方法與過程如下:
將由目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭和目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸組成的目標(biāo)機構(gòu)安裝在機器人運動目標(biāo)位置處(如車床主軸、銑床工作臺等)，使用安裝在機器人上的機械手抓住傳感器座；
利用機器人手動功能操縱機器人各關(guān)節(jié)帶動傳感器座運動進行粗定位，使傳感器座內(nèi)環(huán)面套住目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸；
利用傳感器一測出相對姿態(tài)，并根據(jù)結(jié)果利用關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人提供的繞工件坐標(biāo)系各軸旋轉(zhuǎn)的功能操縱機器人使傳感器座端面與目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭端面平行，實現(xiàn)精確定姿；
利用傳感器二測出相對位置，并根據(jù)結(jié)果利用關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人提供的沿工件坐標(biāo)系各軸運動的功能操縱機器人使傳感器座與目標(biāo)位置芯軸同軸，進行精確定位；
定位結(jié)束后，將實際的夾具安裝到目標(biāo)位置，實際工件替換傳感器座后，即可龍定好的點編程后進行實際工作。
[0018]本發(fā)明的保護范圍并不局限于以上實施例，凡是與發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)相同或等同的六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于包括目標(biāo)機構(gòu)和檢測目標(biāo)機構(gòu)位姿的檢測機構(gòu)，所述目標(biāo)機構(gòu)包括目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭(I)，安裝在目標(biāo)姿態(tài)標(biāo)準(zhǔn)法蘭(I)上的目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸(2)，所述檢測機構(gòu)包括安裝有傳感器的傳感器座(3)，所述傳感器座(3)包括六棱柱(3-1)和六棱柱一側(cè)的圓柱體(3-2),六棱柱(3-1)是由間隔分布的側(cè)面一(3-3)和側(cè)面二(3-4)組成的，每個側(cè)面一(3-3)上都安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸(2)軸向方向平行的傳感器一(4)，每個側(cè)面二(3-4)上都安裝有與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸(2)軸向方向垂直的傳感器二(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器一(4)通過螺栓固定安裝在側(cè)面一(3-3)上，傳感器二(5)通過螺栓固定安裝在側(cè)面二(3-4)的凹槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于傳感器一(4)、傳感器二(5)為激光位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱體(3-2)靠近六棱柱(3-1)—端為中空的，中空的內(nèi)圓周面為內(nèi)環(huán)面(3-5)，在使用的時候內(nèi)環(huán)面(3-5)與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸保持同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述六點定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱體(3-2)遠離六棱柱(3-1)的一端設(shè)有安裝目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸的圓錐孔(3-6 )。
【文檔編號】G01B11/00GK104236459SQ201410492537
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】李洪斌, 王品, 孫軍龍, 蘇兆鋒 申請人:煙臺拓偉機械有限公司