CN104697770A - 利用工业机器人进行刚性测试的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用工业机器人进行刚性测试的方法,包括:设置工业机器人手臂的单位前进距离信息及压力阈值,并将其发送给第一处理装置;控制机器人手臂向被测试对象一次按压一单位前进距离;实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号;将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡,USB数据采集卡将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置以及I/O扩展卡,I/O扩展卡将其发送给第一处理装置;在工业机器人手臂按压单位前进距离后,第一处理装置将一脉冲信号发送给I/O扩展卡,I/O扩展卡通过USB数据采集卡将脉冲信号发送给第二处理装置;将接收脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离。
Description
技术领域
本发明涉及汽车内饰件的刚性测试技术领域,尤其是一种利用工业机器人进行刚性测试的系统及方法。
背景技术
在汽车行业,塑料件及复合材料大量在汽车的内饰件中大量使用,这也对材料的机械性能提出了更高的要求。材料的性能直接关系到车辆产品的耐用度和适用性。而刚性测试是汽车内饰产品测试中重要一环,刚性测试主要是测试被测试对象的压力与形变量之间的关系。
本测试中灵活使用现代工业机器人对汽车的壳体进行刚性测试。如图1所示,工业机器人1通过力臂11和关节12的配合完成各个角度的前进与后退。
现有技术利用笛卡尔坐标系将工业机器人1的力臂11前端前进的距离转换为各个关节12的角度的变化值与时间的对应关系,从而测得工业机器人1的力臂11前端的前进距离。在笛卡尔坐标系中,力臂11前端的前进距离均可以分解为空间坐标系中X轴、X轴、Z轴的坐标值。采用这种测试方法,需要在工业机器人1内配置专门的软硬件接口用于存储各个关节12处设置的传感器获取的值,并通过复杂的计算来最终得到测得工业机器人1的力臂11前端的前进距离。在采购工业机器人进行刚性测试时,经常会出现工业机器人配套的软件价格高于工业机器人本身的情况。
因此,现有的使用工业机器人对汽车的壳体进行刚性测试中获取工业机器人的力臂前端的前进距离计算复杂,配套软件开发成本高,并且需要配置专门的硬件接口和软件接口,硬件成本高。
发明内容
有鉴于此,本发明针对现有的使用工业机器人对汽车的内饰件和壳体进行刚性测试中获取工业机器人的力臂前端的前进距离计算复杂,配套软件开发成本高,并且需要配置专门的软硬件接口,成本高的缺陷,提供一种利用工业机器人进行刚性测试的系统及方法。
一种利用工业机器人进行刚性测试的系统,其包括设置在工业机器人力臂前端的压力传感器,设置在工业机器人内的第一处理装置、示教器以及I/O扩展卡,设置在工业机器人外部USB数据采集卡以及第二处理装置;
第一处理装置分别与压力传感器、示教器、I/O扩展卡电连接;I/O扩展卡与USB数据采集卡电连接;USB数据采集卡分别与压力传感器、第二处理装置电连接;
示教器用于设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置;
压力传感器用于实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号,并将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡;
USB数据采集卡用于压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置以及I/O扩展卡;并用于将从I/O扩展卡处接收脉冲信号发送给第二处理装置;
I/O扩展卡用于从USB数据采集卡处接收压力值数字信号,将压力值数字信号发送给第一处理装置;
第一处理装置用于根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;用于从I/O扩展卡处接收压力值数字信号,并判断压力值数字信号是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;在压力值大于或者等于压力阈值时,内部处理器控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程;还用于在工业机器人手臂按压单位前进距离后,将完成一次按压一个单位前进距离的脉冲信号发送给I/O扩展卡;
第二处理装置用于从USB数据采集卡处接收并显示压力值数字信号;并用于从USB数据采集卡处接收脉冲信号,实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离。
一种利用工业机器人进行刚性测试的方法,其通过上述的利用工业机器人进行刚性测试的系统实现,其特征在于,其包括如下步骤:
S1、通过工业机器人内示教器设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置;
S2、第一处理装置根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;设置在工业机器人手臂前端的压力传感器实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号;
S3、压力传感器将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡,同时USB数据采集卡将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置以及I/O扩展卡,I/O扩展卡将压力值数字信号发送给第一处理装置;在工业机器人手臂按压单位前进距离后,第一处理装置将一个脉冲信号发送给I/O扩展卡,I/O扩展卡通过USB数据采集卡将脉冲信号发送给第二处理装置;
S4、第二处理装置实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离;第二处理装置实时显示接收到的压力值数字信号;
S5、第一处理装置判断压力值数字信号的压力值是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行步骤S2至步骤S4;在压力值大于或者等于压力阈值时,第一处理装置控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程。。
本发明针对现有的使用工业机器人对汽车的壳体进行刚性测试中获取工业机器人的力臂前端的前进距离计算复杂,配套软件开发成本高,并且需要配置专门的软硬件接口,硬件成本高的缺陷,针对测试中只需要知道工业机器人的力臂前端的空间直线前进距离,而不需要知道具体的空间三维坐标,通过示教器设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,通过压力传感器获得压力值,通过统计工业机器人手臂的单位前进距离的次数,来获得工业机器人的力臂前端总的前进距离,进而得到工业机器人手臂的单位前进距离(形变量)与压力值的关系。将工业机器人的力臂前端总的前进距离分解为多个单位前进距离的总和,不需要复杂的配套软件,也不需要配置专门的软硬件接口,使得保证测量结果准确的同时,节约了硬件成本以及软件开发成本。
附图说明
图1是工业机器人对被测对象进行刚性测试的示意图;
图2是本发明实施方式提供的利用工业机器人进行刚性测试的系统结构框图;
图3是本发明实施方式提供的利用工业机器人进行刚性测试的方法流程图。
具体实施方式
本发明的原理如下,如图2所示,一种利用工业机器人进行刚性测试的系统,其包括设置在工业机器人力臂前端的压力传感器20,设置在工业机器人内的第一处理装置50、示教器10以及I/O扩展卡40,设置在工业机器人外部USB数据采集卡30以及第二处理装置60。
第一处理装置50分别与压力传感器20、示教器10、I/O扩展卡40电连接;I/O扩展卡40与USB数据采集卡30电连接;USB数据采集卡30分别与压力传感器20、第二处理装置60电连接。
示教器10用于设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置50。示教器10为工业机器人自带并设置于工业机器人内部。
压力传感器20用于实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号,并将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡30。本发明并不限定压力传感器20的型号。
USB数据采集卡30用于压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置60以及I/O扩展卡40;并用于将从I/O扩展卡40处接收脉冲信号发送给第二处理装置60。USB数据采集卡30的型号可以为USD6009,当然本发明并不限定其具体型号。
I/O扩展卡40用于从USB数据采集卡30处接收压力值数字信号,将压力值数字信号发送给第一处理装置50。I/O扩展卡40的型号可以为DQC-652,其通常为工业机器人自带的,但是本发明并不限定其位置,只需其具有本实施例描述的功能即可。
第一处理装置50用于根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;用于从I/O扩展卡40处接收压力值数字信号,并判断,并判断压力值数字信号是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;在压力值大于或者等于压力阈值时,内部处理器控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程;还用于在工业机器人手臂按压单位前进距离后,将完成一次按压一个单位前进距离的脉冲信号发送给I/O扩展卡40。第一处理装置50通常为设置在工业机器人内部自带的PC,但是本发明并不限定其位置,只需其具有本实施例描述的功能即可。
第二处理装置60用于从USB数据采集卡30处接收并显示压力值数字信号;并用于从USB数据采集卡30处接收脉冲信号,实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离。第二处理装置60可以为通常的PC或具有类似功能的处理装置,本发明并不限定其具体型号。
可选地,I/O扩展卡40的输出接口与USB数据采集卡30的数字信号输入接口电连接;I/O扩展卡40的输入接口与USB数据采集卡30的数字信号输出接口电连接;USB数据采集卡30的模拟信号输入接口与压力传感器20电连接。
可选地,第二处理装置60还用于根据压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离生成压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离的关联关系曲线,并显示关联关系曲线。
如图3所示,本发明实施例提供一种利用工业机器人进行刚性测试的方法,其通过上述任一项实施例所述的利用工业机器人进行刚性测试的系统实现,其包括如下步骤:
S1、通过工业机器人内示教器10设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置50。
通过设置单位距离信息(比如0.1mm,可以根据需要灵活设置),只需要统计前进单位距离信息的次数,即可以知道总共前进了多少距离,也就是被测对象的形变量。
S2、第一处理装置50根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;设置在工业机器人手臂前端的压力传感器20实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号。
S3、压力传感器20将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡30,同时USB数据采集卡30将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置60以及I/O扩展卡40,I/O扩展卡40将压力值数字信号发送给第一处理装置50;在工业机器人手臂按压单位前进距离后,第一处理装置50将一个脉冲信号发送给I/O扩展卡40,I/O扩展卡40通过USB数据采集卡30将脉冲信号发送给第二处理装置60。
S4、第二处理装置60实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离;第二处理装置60实时显示接收到的压力值数字信号。通过统计接收到的脉冲信号的次数,并乘以单位距离,即可以知道总共前进了多少距离。
S5、第一处理装置50判断压力值数字信号的压力值是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行步骤S2至步骤S4;在压力值大于或者等于压力阈值时,第一处理装置50控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程。
可选地,所述步骤S3中,压力传感器20将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡30的模拟信号输入接口。
可选地,所述步骤S3中USB数据采集卡30将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后通过数字信号输出接口发送到I/O扩展卡40的输入接口。
可选地,所述步骤S3中I/O扩展卡40通过输出接口将脉冲信号发送到USB数据采集卡30的数字信号输入接口。
可选地,在上述实施例所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法中,
所述步骤S4还包括第二处理装置60根据压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离生成压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离的关联关系曲线,并显示关联关系曲线。
可选地,在上述任一项实施例所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法中,
工业机器人手臂的单位前进距离为0.1mm。
本发明的实施例针对现有的使用工业机器人对汽车的壳体进行刚性测试中获取工业机器人的力臂前端的前进距离计算复杂,配套软件开发成本高,并且需要配置专门的软硬件接口,硬件成本高的缺陷,针对测试中只需要知道工业机器人的力臂前端的前进距离,而不需要知道具体的空间三维坐标,利用微积分的原理,将一长段距离分解为多个小段距离,通过示教器10设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,通过压力传感器20获得压力值,通过统计工业机器人手臂的单位前进距离的次数,来获得工业机器人的力臂前端总的前进距离,进而得到工业机器人手臂的单位前进距离(形变量)与压力值的关系。将工业机器人的力臂前端总的前进距离分解为多个单位前进距离的总和,不需要复杂的配套软件,也不需要配置专门的软硬件接口,使得保证测量结果准确的同时,节约了硬件成本以及软件开发成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能性一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应超过本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可檫除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。
可以理解的是,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形,而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用工业机器人进行刚性测试的系统,其特征在于,其包括设置在工业机器人力臂前端的压力传感器,设置在工业机器人内的第一处理装置、示教器以及I/O扩展卡,设置在工业机器人外部USB数据采集卡以及第二处理装置;
第一处理装置分别与压力传感器、示教器、I/O扩展卡电连接;I/O扩展卡与USB数据采集卡电连接;USB数据采集卡分别与压力传感器、第二处理装置电连接;
示教器用于设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置;
压力传感器用于实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号,并将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡;
USB数据采集卡用于压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置以及I/O扩展卡;并用于将从I/O扩展卡处接收脉冲信号发送给第二处理装置;
I/O扩展卡用于从USB数据采集卡处接收压力值数字信号,将压力值数字信号发送给第一处理装置;
第一处理装置用于根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;用于从I/O扩展卡处接收压力值数字信号,并判断,并判断压力值数字信号是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;在压力值大于或者等于压力阈值时,内部处理器控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程;还用于在工业机器人手臂按压单位前进距离后,将完成一次按压一个单位前进距离的脉冲信号发送给I/O扩展卡;
第二处理装置用于从USB数据采集卡处接收并显示压力值数字信号;并用于从USB数据采集卡处接收脉冲信号,实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离。
2.如权利要求1所述的利用工业机器人进行刚性测试的系统,其特征在于,
I/O扩展卡的输出接口与USB数据采集卡的数字信号输入接口电连接;I/O扩展卡的输入接口与USB数据采集卡的数字信号输出接口电连接;USB数据采集卡的模拟信号输入接口与压力传感器电连接。
3.如权利要求1或2所述的利用工业机器人进行刚性测试的系统,其特征在于,
第二处理装置还用于根据压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离生成压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离的关联关系曲线,并显示关联关系曲线。
4.一种利用工业机器人进行刚性测试的方法,其通过如权利要求1至3任一项所述的利用工业机器人进行刚性测试的系统实现,其特征在于,其包括如下步骤:
S1、通过工业机器人内示教器设置工业机器人手臂的单位前进距离信息以及压力阈值,并将单位距离信息以及压力阈值发送给第一处理装置;
S2、第一处理装置根据单位距离信息控制工业机器人手臂向被测试对象一次按压一个单位前进距离;设置在工业机器人手臂前端的压力传感器实时获取工业机器人手臂与被测试对象之间的压力值模拟信号;
S3、压力传感器将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡,同时USB数据采集卡将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后发送给第二处理装置以及I/O扩展卡,I/O扩展卡将压力值数字信号发送给第一处理装置;在工业机器人手臂按压单位前进距离后,第一处理装置将一个脉冲信号发送给I/O扩展卡,I/O扩展卡通过USB数据采集卡将脉冲信号发送给第二处理装置;
S4、第二处理装置实时统计接收到的脉冲信号的次数,并显示接收到的脉冲信号的次数与单位距离信息的乘积作为刚性测试中工业机器人手臂的按压距离;第二处理装置实时显示接收到的压力值数字信号;
S5、第一处理装置判断压力值数字信号的压力值是否大于或者等于压力阈值,在压力值小于压力阈值时,重复执行步骤S2至步骤S4;在压力值大于或者等于压力阈值时,第一处理装置控制工业机器人手臂停止前进,并终止本刚性测试流程。
5.如权利要求4所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法,其特征在于,
所述步骤S3中,压力传感器将压力值模拟信号发送给USB数据采集卡的模拟信号输入接口。
6.如权利要求4所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法,其特征在于,所述步骤S3中USB数据采集卡将压力值模拟信号转换为压力值数字信号后通过数字信号输出接口发送到I/O扩展卡的输入接口。
7.如权利要求4所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法,其特征在于,所述步骤S3中I/O扩展卡通过输出接口将脉冲信号发送到USB数据采集卡的数字信号输入接口。
8.如权利要求4任一项所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法,其特征在于,
所述步骤S4还包括第二处理装置根据压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离生成压力值数字信号以及刚性测试中工业机器人手臂的按压距离的关联关系曲线,并显示关联关系曲线。
9.如权利要求4至8任一项所述的利用工业机器人进行刚性测试的方法,其特征在于,
工业机器人手臂的单位前进距离为0.1mm。
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Address after: 430056 No. 55 Chaoyang Avenue, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Hubei Province Patentee after: China Auto Research Automobile Inspection Center (Wuhan) Co., Ltd. Address before: 430000 Chaoyang Avenue 318, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: Wuhan China prestige special purpose vehicle detects Ltd |
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