六點(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，具體說是一種應(yīng)用于關(guān)節(jié)型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人示教編程過程中的六點(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，屬于生產(chǎn)線輔助工具。六點(diǎn)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(jī)構(gòu)和檢測目標(biāo)機(jī)構(gòu)位姿的檢測機(jī)構(gòu)，所述檢測機(jī)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(yùn)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行精確的定位、定姿，提高了工件搬運(yùn)的定位精度；將該檢測系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，操作工則只需操作機(jī)器人進(jìn)行粗定位，精定位過程可以由機(jī)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(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，具體說是一種應(yīng)用于關(guān)節(jié)型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人示教編程過程中的六點(diǎn)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)】
[0002]目前，關(guān)節(jié)型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，以替代人工給機(jī)床上下料,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本,提高了加工效率、加工質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有的機(jī)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(dòng)操縱機(jī)器人在笛卡爾世界坐標(biāo)系中進(jìn)行精確的定點(diǎn)、定姿工作。
[0004]若采用直角坐標(biāo)機(jī)器人，由于其各個(gè)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(jìn)行以上定點(diǎn)、定姿工作。
[0005]但是，若采用關(guān)節(jié)型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)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(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角綜合得到的，因此，要進(jìn)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(gè)定位、定姿時(shí)間也較長，影響了換型效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決已有技術(shù)中機(jī)器人不能精確定位，需要操作人員手動(dòng)操縱機(jī)器人在笛卡爾世界坐標(biāo)系中進(jìn)行精確的定點(diǎn)、定姿工作的不足，提供一種能夠精確測量關(guān)節(jié)型搬運(yùn)工業(yè)機(jī)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(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的六點(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]六點(diǎn)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(jī)構(gòu)和檢測目標(biāo)機(jī)構(gòu)位姿的檢測機(jī)構(gòu)，所述目標(biāo)機(jī)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(jī)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(gè)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(gè)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 ；
[0009]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，本實(shí)用新型的一種改進(jìn)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；
[0010]為了精確的確定目標(biāo)位姿，本實(shí)用新型的一種改進(jìn)是:所述傳感器一 4、傳感器二5為激光位移傳感器；
[0011]為了在使用的時(shí)候，更加準(zhǔn)確的定位，本實(shí)用新型的一種改進(jìn)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(shí)候內(nèi)環(huán)面3-5與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸保持同軸；
[0012]為了便于檢測系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)更加精確的定位，本實(shí)用新型的一種改進(jìn)是:所述圓柱體3-2遠(yuǎn)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。
[0013]本實(shí)用新型的六點(diǎn)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(jìn)行精確的定位、定姿工作的同時(shí)將該檢測系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)融合實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)定位、定姿。
[0014]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(yùn)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行精確的定位、定姿，提高了工件搬運(yùn)的定位精度；將該檢測系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，操作工則只需操作機(jī)器人進(jìn)行粗定位，精定位過程可以由機(jī)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】
[0015]圖1:本實(shí)用新型的立體圖；
[0016]圖2:本實(shí)用新型的主視圖；
[0017]圖3:本實(shí)用新型的全剖視圖；
[0018]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
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【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參考附圖給出本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，用來對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]參照圖1-3。該六點(diǎn)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(jī)構(gòu)和檢測目標(biāo)機(jī)構(gòu)位姿的檢測機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)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(shí)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(shí)與目標(biāo)位置標(biāo)準(zhǔn)芯軸配合的圓錐孔3-6。
[0022]本實(shí)用新型的測量原理及使用方法:
[0023]測量原理:
[0024]三個(gè)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(gè)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(diǎn)確定一個(gè)平面的原理，可計(jì)算得到由三個(gè)位移傳感器安裝點(diǎn)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。
[0025]三個(gè)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(diǎn)確定一個(gè)圓的原理，可以計(jì)算出有三個(gè)位置傳感器安裝點(diǎn)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。
[0026]使用方法:
[0027]第一次使用前，需要對傳感器進(jìn)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(jìn)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(jìn)行結(jié)果補(bǔ)
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[0028]標(biāo)定完后即可進(jìn)行實(shí)際使用，使用方法與過程如下:
[0029]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(jī)構(gòu)安裝在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置處(如車床主軸、銑床工作臺(tái)等)，使用安裝在機(jī)器人上的機(jī)械手抓住傳感器座；
[0030]利用機(jī)器人手動(dòng)功能操縱機(jī)器人各關(guān)節(jié)帶動(dòng)傳感器座運(yùn)動(dòng)進(jìn)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；
[0031 ] 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(jī)器人提供的繞工件坐標(biāo)系各軸旋轉(zhuǎn)的功能操縱機(jī)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(shí)現(xiàn)精確定姿;
[0032]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(jī)器人提供的沿工件坐標(biāo)系各軸運(yùn)動(dòng)的功能操縱機(jī)器人使傳感器座與目標(biāo)位置芯軸同軸，進(jìn)行精確定位；
[0033]定位結(jié)束后，將實(shí)際的夾具安裝到目標(biāo)位置，實(shí)際工件替換傳感器座后，即可龍定好的點(diǎn)編程后進(jìn)行實(shí)際工作。
[0034]本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以上實(shí)施例，凡是與實(shí)用新型技術(shù)方案結(jié)構(gòu)相同或等同的六點(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.六點(diǎn)定位式相對位姿檢測系統(tǒng)，其特征在于包括目標(biāo)機(jī)構(gòu)和檢測目標(biāo)機(jī)構(gòu)位姿的檢測機(jī)構(gòu)，所述目標(biāo)機(jī)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(jī)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(gè)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(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(yuǎn)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】G01B11/26GK204043615SQ201420550378
【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(tái)拓偉機(jī)械有限公司