CN104236466A - 检测机器手重复定位精度的测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种检测检测机械手重复定位精度的测量系统，旨在提供一种测量精度高，设备较简单、不受环境空间限制，便于操作的测量系统。本发明通过下述技术方案予以实现：被测物体(3)相连于机械手末端，机械手运动使被测物体(3)置于第一相机组件(1)与第二相机组件(2)的公共视场范围内；两组相机上设置的传感器，通过数据传输网线相连于计算组件(4)进行通讯，组成检测检测机械手重复定位精度的测量系统，计算组件(4)接收手动触发信号抓取相机组件(1)、(2)不同时刻采集的图像，通过内置解算程序记录并计算每一时刻抓取被测物体(3)的图像位置的微小位移量，通过多次测量计算出机械手的重复定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于所有检测机械手重复定位精度的测量系统。
背景技术
随着科学技术的发展,对工业机器人的位置精度的要求也越来越高。这就要求有相应的高精度、高自动化、稳定可靠的测试系统与之相适应,以期对它作出客观的评价。其中，定位精度、重复定位精度是机械手能否准确夹持和传递工件很重要的精度指标。位置重复精度是关于精度的统计数据。任何一台工业机械手，即使在同一环境、同一条件、同一动作、同一命令之下，每一次的动作位置也不可能完全一致，会有一定的误差。测试工业机械手的位置重复精度时，不同速度、不同方位下，反复试验的次数越多，位置重复精度的评价就越准确。由于位置重复精度为机械手自身重要性能参数，不受负载变化的影响。因此通常用位置重复精度这一指标作为示教/再现方式工业机械手水平的重要指标。所有机械手出厂之前都应对它时行测定。一般测量机械手重复定位精度有标准量块法和激光跟踪法。定位精度和重复定位精度的测量仪器有激光跟踪仪、标准量块、线纹尺、步距规。
标准量块法是一种机械式接触测量方法，其原理是运用传统量测工具，以实际尺寸作为定位精度检测时的目标位置坐标(测量基准)，直接测量被测对象。测量时，将步距规置于工作台上，并将步距规轴线与X轴轴线调雅平行，令X轴回零；将杠杆千分表固定在主轴箱上(不移动)，表头接触在Po点，表针置零；从同一方向至同一点进行7次重复定位和测量。该测量读数的最大差的1/2之前标注±符号的数值即作为测量值。将装置固定在测量用平台上，使千分表(读数精度0.01mm)从工作台中心下降至平台上，其读数即作为平行度测量值，测量位置为离底座端面20mm～30mm处。该方法不足之处是受空间的限制大，易受测量手法影响，测量精度不高。一般用于测量简单，测量项目单一的物件。
激光跟踪法，激光跟踪仪又被称为移动的三坐标测量机。其基本原理是极坐标法，通过测量目标的水平角、垂直角和斜距，建立以测站为中心的极坐标系。其精度主要是由测距保证的，因为斜距利用激光干涉原理测量。测量时分光镜固定在机床主轴部件上，激光源发出激光束，通过分光镜分为两束投射到反光镜上，对反射回的激光束进行比较和计算，并经过软件进行处理，获取位置误差数据，得到机械手重复定位精度。在跟踪头中有一个位置敏感探测器(PSD)，可以测出激光束的位置变化量，通过软件精确计算并反馈给伺服马达控制跟踪头的转动，从而实现跟踪测量，使操作者无需进行繁琐的目标瞄准，提高了测量的效率。激光跟踪仪测量有两种测量方式：一是单站测量，仪器不动，测量所有目标，其标准测量半径为35m；二是转站测量(通常称为蛙跳)，完成一次测量任务需要多次移动仪器的位置。一般通过至少三个点以上的定向点测量，利用光束法平差原理建立起相邻站之间的姿态、定向关系，同时实现仪器测量范围的较大扩展，也可避免测量精度随距离增大而快速下降。激光跟踪法测量需求设备贵，受经费预算限制。无论采用单站或转站测量，都需要对仪器的测量精度进行正确的评定。由于仪器受外界及自身的各种因素影响较大，需要在现场确定仪器的实际测量精度。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有方法存在的不足之处，提供一种对微小位移测量精度较高，需求设备较简单、费用较少，更经济，不受环境空间限制，便于操作的测量系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测检测机械手重复定位精度的测量系统，主要包括：分别以正交方向正对于被测物体3方向固定安放的两组相机，其特征在于：被测物体3相连于机械手末端，机械手运动使被测物体3置于第一相机组件1与第二相机组件2的公共视场范围内；两组相机上设置的传感器，通过数据传输网线相连于计算组件4进行通讯，组成检测检测机械手重复定位精度的测量系统，计算组件4接收手动触发信号抓取相机组件1、2不同时刻采集的图像，通过内置解算程序记录并计算每一时刻抓取被测物体3的图像位置的微小位移量，通过多次测量计算出机械手的重复定位精度。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明利用两个照相机测定机械手重复定位精度，能对微小的机械位移提供精确的测量，采用无运动部件对被测物件图像进行处理，受外界条件影响小，操作简单，输出数据易于保存记录。本发明通过计算组件接收手动触发信号抓取相机组件不同时刻采集的图像，利用计算组件计算出被测物体的总位移S；通过计算组件内部算法程序记录并计算每一时刻抓取被测物体3的图像位置的微小位移量，提高了传输机械手的重复定位精度，其径向重复定位精度为±0.12mm，旋转重复定位精度为±0.03°，测试精度可达到微米级。解决了标准量块法受空间的限制大，易受测量手法影响，测量精度不高的问题。避免了激光跟踪法单站测量，测量半径大；转站蛙跳测量完成一次测量，需要在现场确定仪器，实际测量精度需要多次移动仪器位置，激光跟踪仪昂贵，成本高的不足。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图1是本发明检测检测机械手重复定位精度的测量系统原理示意图图。
图2是图1计算组件解算程序原理示意图。
图中：1.第一相机组件、2.第二相机组件、3.被测物体、4.计算组件，5接近传感器。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中,检测检测机械手重复定位精度的测量系统主要包括，以正交方向固定安放的第一相机组件1与第二相机组件2，被测物体3和计算组件4。第一相机组件1、第二相机组件2装有传感器，当被测物体3进入第一相机组件1、第二相机组件2视场位置稳定后，自动触发计算组件执行解算程序。被测物体3相连于机械手末端，可随机械手运动使被测物体3置于第一相机组件1与第二相机组件2的公共视场范围内。被测物体3上有可安装在机械手末端的安装孔，在第一相机组件1、第二相机组件2正对方向视场范围内有方形或圆形等规则形状的量测块。两组相机1、2通过数据传输网线相连于计算组件4进行通讯，组成检测检测机械手重复定位精度的测量系统。计算组件4接收手动触发信号抓取相机组件1、2不同时刻采集的图像，记录并计算每一时刻抓取被测物体3上量测块图像位置的微小位移量，通过多次测量计算出机械手的重复定位精度。测量时，机械手执行运动程序。在时刻T1，当被测物体3进入第一相机1、第二相机2公共视场范围内稳定后，计算组件4接收手动触发信号相机组件1、2同时或分别进行拍摄，抓取相机组件1、2不同时刻采集的图像，并记录下被测物体的相素位置；在时刻T2，重复上述过程。相机组件1、2将采集的位置图像通过数据传输网线传输到计算组件4，自动触发计算组件执行解算程序，计算出第一相机1两幅画面中被测物体的位置变动S1，第二相机2两幅画面中被测物体垂直于第一相机1拍摄面的方向的位移S2；计算出被测物体的总位移S；计算组件4通过多次测量被测物体3的总位移S，计算得出机械手的重复定位精度。
参阅图2。计算组件4解算程序分别对第一相机组件1与第二相机组件2采集的位置图像进行处理：1.抓取图像边框定义图形四边；2.通过图像四边计算到四边的交点即四角A、B、C、D；3.通过对角线交点采集中心点P，记录中心点像素位置。通过多次重复以上操作，多次采集中心点像素位置数据，计算处理上述数据，计算出机械手的重复定位精度。
带传感器自动触发测试系统的实施：第一相机组件1与第二相机组件2上安装有接近传感器5，通过编程控制机械手的连续运动，每次运动到测试位置后，按需求时间延迟m秒后再执行下一遍运行。当被测物体3接近第一相机组件1与第二相机组件2上安装的接近传感器装置时，触发第一相机组件1与第二相机组件2延迟n秒后采集图像，并自动执行解算程序采集中心点像素位置数据。计算组件4通过预设程序连续测试Dx组数据后，自动对数据计算处理，存储原始数据可供调阅，并输出此机械手的重复定位精度。
Claims (10)
1.一种检测检测机械手重复定位精度的测量系统，主要包括：分别以正交方向正对于被测物体(3)方向固定安放的两组相机，其特征在于：被测物体(3)相连于机械手末端，机械手运动使被测物体(3)置于第一相机组件(1)与第二相机组件(2)的公共视场范围内；两组相机上设置的传感器，通过数据传输网线相连于计算组件(4)进行通讯，组成检测检测机械手重复定位精度的测量系统，计算组件(4)接收手动触发信号抓取相机组件(1)、(2)不同时刻采集的图像，通过内置解算程序记录并计算每一时刻抓取被测物体(3)的图像位置的微小位移量，通过多次测量计算出机械手的重复定位精度。
2.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于,被测物体(3)在第一相机组件(1)、第二相机组件(2)正对方向有方形或圆形规则形状的量测块。
3.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，被测物体(3)上有安装孔，可将被测物体(3)安装到机械手末端，机械手运动使被测物体(3)置于第一相机组件(1)与第二相机组件(2)的公共视场范围内。
4.根据权利要求3所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，第一相机组件(1)、第二相机组件(2)装有传感器，当被测物体(3)进入第一相机组件(1)、第二相机组件(2)视场位置稳定后，自动触发计算组件执行解算程序。
5.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，在时刻T1，当被测物体(3)进入第一相机(1)、第二相机(2)公共视场范围内稳定后，计算组件(4)接收手动触发信号相机组件(1)、(2)同时或分别进行拍摄，抓取相机组件(1)、(2)不同时刻采集的图像，并记录下被测物体的相素位置。
6.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，在时刻T2，两组相机将采集的位置图像通过数据传输网线传输到计算组件(4)，自动触发计算组件执行解算程序，计算出第一相机组件(1)两幅画面中被测物体的位置变动S1，第二相机(2)两幅画面中被测物体垂直于第一相机(1)拍摄面的方向的位移S2；计算出被测物体的总位移S。
7.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，计算组件(4)通过多次测量被测物体3的总位移S，计算得出机械手的重复定位精度。
8.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，计算组件(4)解算程序分别对第一相机(1)与第二相机(2)采集的位置图像进行处理：1.抓取图像边框定义图形四边；2.通过图像四边计算到四边的交点即四角A、B、C、D；3.通过对角线交点采集中心点P，记录中心点像素位置。
9.根据权利要求1所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，第一相机组件(1)与第二相机组件(2)上安装有接近传感器，通过编程控制机械手的连续运动，每次运动到测试位置后，按需求时间延迟m秒后再执行下一遍运行。
10.根据权利要求9所述的检测机械手重复定位精度的测量系统，其特征在于，当被测物体(3)接近第一相机组件(1)与第二相机组件(2)上安装的接近传感器装置时，触发第一相机组件(1)与第二相机组件(2)延迟n秒后采集图像，并自动执行解算程序采集中心点像素位置数据。
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