CN109311161B - 一种位置标定装置 - Google Patents
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Abstract
一种位置标定装置，包括用于感测所述机器人工具(701)是否到达预定的第一坐标的第一传感组件(10)；用于感测机器人工具(701)是否到达预定的第二坐标的第二传感组件(20)；确定机器人工具(701)是否已到达预定的位置点的控制组件(30)。该位置标定装置通过所述第一传感组件(10)和第二传感组件(20)两者的配合，利用第一坐标和第二坐标来准确判断机器人工具(701)是否到达某一位置点，从而更精确地标定机器人(70)的工具坐标系，保证机器人(70)的轨迹精度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种位置标定装置。
背景技术
在现代生产制造技术中，工业机器人在飞机、汽车等零部件的制孔、铆接和装配等作业中逐渐应用，通过工业机器人能够大大提高生产效率、保证产品质量及其一致性、缩短生产周期等，应用工业机器人成为工业自动化的一种新趋势。工业机器人是通过末端安装不同的工具完成各种作业任务，而各工具的工具坐标系的准确度直接影响机器人的轨迹精度。
目前大多数工业机器人工具坐标系的标定都是采用工具校验的方法，即机器人以不同姿态接触某一位置点，记录不同姿态下末端坐标系到基坐标系的变化矩阵，计算得到工具中心点相对于末端坐标系的位置。而检测机器人以不同姿态接触某一位置点的判断方法主要有：1)以肉眼判断工具尖点是否与固定点接触；2)使用激光跟踪仪辅助判断是否与固定点接触；3)使用工业相机辅助判断是否与固定点接触。其中，第一种方法会由于光线环境、操作人员视力等多种因素导致判断产生较大的误差；第二种和第三种方法虽然能够提高判断的准确性，但是成本都很高，在很多情况下并不实用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种位置标定装置，能够准确标定机器人的工具坐标系，保证机器人的轨迹精度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种位置标定装置，包括：
第一传感组件，感测所述机器人工具是否到达预定的第一坐标；
第二传感组件，感测所述机器人工具是否到达预定的第二坐标；
控制组件，电性连接所述第一传感组件、所述第二传感组件，在所述第一传感组件感测到所述机器人工具到达预定的第一坐标，并且所述第二传感组件感测到所述机器人工具到达预定的第二坐标时，确定所述机器人工具已到达预定的位置点；其中，所述第一坐标与所述第二坐标共同组成所述位置点的三维坐标。
其中，所述第一坐标是所述位置点的三维坐标中的其中二维坐标，所述第二坐标是所述位置点的三维坐标中的另外一维坐标。
其中，所述第一传感组件、所述第二传感组件中至少一个是非接触式传感组件。
其中，所述第一传感组件包括光电传感组件，所述光电传感组件包括光源发射器和光线感应器，所述光源发射器与所述光线感应器间隔相对设置；
其中，所述光源发射器发出扩散角小于预定值的光束，所述光线感应器在感应不到所述光束时，所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标。
其中，所述第二传感组件包括位移传感器，所述位移传感器一端与所述光源发射器或所述光线感应器相对固定，当所述机器人工具到达预定的第一坐标且沿着所述光束方向推动所述光源发射器或所述光线感应器移动到达预定位置时，所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标。
其中，所述装置还包括：
上基座，所述光源发射器固定于所述上基座的上表面中心，且受一透明壳体包覆；所述位移传感器固定于所述上基座的下表面中心；
下基座；
导向杆，垂直设置于所述上基座下表面与所述下基座上表面之间，所述导向杆的一端固定于所述下基座上表面。
其中，所述控制组件还包括第一指示灯和第二指示灯，在判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标时，控制所述第一指示灯发光，在判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标时，控制所述第二指示灯发光。
其中，所述控制组件电性耦接所述机器人的控制柜，在所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标时，所述控制组件发出指令至所述机器人的控制柜以控制所述机器人工具沿着所述光束方向推动所述上基座移动，在所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标时，所述控制组件发出指令至所述机器人的控制柜以控制所述机器人工具停止移动。
可选地，所述导向杆的两端各固定于所述上基座下表面与所述下基座上表面；
所述导向杆中部设有隔断，其上套设有复位弹簧，用于在完成所述位置标定后，将所述上基座复位；
所述导向杆有至少两个。
可选地，所述上基座下表面设置有内径与所述导向杆的外径相匹配的孔或槽，所述导向杆的另一端深入所述孔或槽以使得所述上基座在所述导向杆上滑动；
所述导向杆上套设有弹簧，用于在完成所述位置标定后，将所述上基座复位；
所述导向杆有至少两个。
其中，所述装置还包括外壳，用于保护所述第一传感组件和所述第二传感组件。
本发明通过提出一种位置标定装置，通过所述第一传感组件和第二传感组件两者的配合，利用第一坐标和第二坐标来准确判断机器人是否到达某一位置点，从而更精确地标定机器人的工具坐标系，保证机器人的轨迹精度。
附图说明
图1是本发明位置标定装置实施例的结构示意图；
图2是本发明位置标定装置实施例的仰视剖面图；
图3是本发明位置标定装置实施例的结构示意图；
图4是本发明位置标定装置实施例的控制组件的结构示意图；
图5是本发明位置标定装置实施例的导向杆的剖面示意图；
图6是本发明位置标定装置实施例的结构示意图；
图7是本发明位置标定装置另一实施例的结构示意图；
图8是本发明位置标定装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明位置标定装置实施例包括：
第一传感组件10，感测机器人工具是否到达预定的第一坐标；
第二传感组件20，感测机器人工具是否到达预定的第二坐标；
控制组件30，电性连接第一传感组件10、第二传感组件20，在第一传感组件10感测到机器人工具到达预定的第一坐标，并且第二传感组件20感测到机器人工具到达预定的第二坐标时，确定机器人工具已到达预定的位置点；其中，第一坐标与第二坐标共同组成位置点的三维坐标。
在本实施例中，第一坐标是位置点的三维坐标中的其中二维坐标，第二坐标是位置点的三维坐标中的另外一维坐标。第一传感组件10、第二传感组件20中至少一个是非接触式传感组件。
在本实施例中，第一传感组件10包括光电传感组件，光电传感组件包括光源发射器101和光线感应器102，光源发射器101与光线感应器102间隔相对设置；其中，光源发射器101发出扩散角小于预定值的光束，光线感应器102在感应不到光束时，控制组件30判断为机器人工具到达预定的第一坐标。
第二传感组件20包括位移传感器，位移传感器一端与光源发射器101相对固定，当机器人工具到达预定的第一坐标且沿着光束方向推动光源发射器101移动到达预定位置时，控制组件30判断为机器人工具到达预定的第二坐标。
在实施例中，光源发射器101还可以是激光发射器等其他能够定位第一坐标的传感器；位移传感器还可以是光点传感器或压力传感器等测距或感距传感器。
参见图1至图2，本发明位置标定装置实施例还包括：
上基座40，光源发射器101固定于上基座40的上表面中心，且受一透明壳体401包覆；位移传感器20固定于上基座40的下表面中心；
下基座50；
导向杆60，垂直设置于上基座40下表面与下基座50上表面之间，导向杆60的一端固定于下基座50上表面。
可选地，光源发射器与光线感应器的位置可以互换，即光线感应器设置于上基座40的上表面中心，光源发射器设置于上基座40外与光线感应器相对应的位置。
参见图3至图4，控制组件30还包括第一指示灯301和第二指示灯302，在判断为机器人工具701到达预定的第一坐标时，控制第一指示灯301发光，在判断为机器人工具701到达预定的第二坐标时，控制第二指示灯302发光。
参见图1至图4，控制组件30电性耦接机器人的控制柜80，在控制组件30判断为机器人工具701到达预定的第一坐标时，控制组件30发出指令至机器人的控制柜80以控制机器人工具701沿着光束方向推动上基座40移动，在控制组件30判断为机器人工具701到达预定的第二坐标时，控制组件30发出指令至机器人的控制柜80以控制机器人工具701停止移动。
在本实施例中，上基座40的上表面中心的光源发射器101发出扩散角小于预定值的光束，穿过透明壳体401，被光线感应器102接收，并在透明壳体401上形成一个光点。机器人70从任一方向向标定装置移动，使机器人工具701向光源发射器101发出的光束靠近，当机器人工具701将接触光点时(肉眼判断机器人工具701接触到光点时，实际上不一定接触到)会阻断光束，当光线感应器感应不到光束时，控制组件30判断机器人工具701到达预定的第一坐标，控制第一指示灯301发光，并发出指令至机器人控制柜80的IO端以控制机器人工具701沿着光束方向推动上基座40移动；当位移传感器101检测到机器人工具701推动上基座40移动预定距离时，控制组件30判断机器人工具701到达预定的第二坐标，控制第二指示灯302发光，并发出指令至机器人控制柜80的IO端以控制机器人工具701停止移动，完成位置标定。机器人工具701在光束方向上的移动，到达第二坐标是为了消除机器人70与上基座40之间可能存在的空隙。每次标定结束后，导向杆60将上基座40复位，等待下一次标定。
可选地，控制组件30可以通过机器人控制柜80的PLC发送控制指令。
可选地，机器人控制柜80可以设置在机器人70上，控制组件30也可以设置在标定装置的上基座40或下基座50上。
参见图1、图2和图5，导向杆60有至少两个，在本实施例中，设置有四个导向杆60，且以位移传感器20为中心均匀分布，导向杆60的两端各固定于上基座40下表面与下基座50上表面。导向杆60包括中间的固定杆和外部弹簧，固定杆中部设有隔断，为上基座40提供移动的空间；外部弹簧用于在完成位置标定后，将上基座40复位。
参见图1和图6，位置标定装置还包括外壳90，上基座40、导向杆60和下基座50均设置在外壳90内，对第一传感组件10和第二传感组件20起到保护作用。
参见图7，本发明位置标定装置另一实施例包括：
第一传感组件10、第二传感组件20、控制组件30、上基座400、下基座50和导向杆600，其中第一传感组件10、第二传感组件20、控制组件30和下基座50的结构和功能与上述位置标定装置实施例中的第一传感组件、第二传感组件、控制组件和下基座的结构和功能都相同，在此不再赘述。
在本实施例中，设置有四个导向杆600，且以位移传感器20为中心均匀分布；上基座400下表面设置有内径与导向杆600的外径相匹配的孔或槽402，孔或槽402贯穿上基座400；导向杆600的一端固定于下基座50上表面，导向杆600的另一端贯穿上基座400以使得上基座400在导向杆600上滑动。导向杆600上套设有弹簧，用于在完成位置标定后，将上基座400复位。
参见图8，可选地，上基座400下表面设置有内径与导向杆600的外径相匹配的孔或槽402，上基座400上的孔或槽402深入但不贯穿上基座400；导向杆600的一端固定于下基座50上表面，导向杆600的另一端深入上基座400以使得上基座400在导向杆600上滑动，上基座400的孔或槽402的长度与导向杆600位于孔或槽402部分的长度的差值大于上基座400在光束方向上移动的距离。
本发明实施例通过提出一种位置标定装置，通过所述第一传感组件和第二传感组件两者的配合，利用第一坐标和第二坐标来准确判断机器人是否到达某一位置点，从而更精确地标定机器人的工具坐标系，保证机器人的轨迹精度。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种位置标定装置，其特征在于，包括：
第一传感组件，感测机器人工具是否到达预定的第一坐标；
第二传感组件，感测所述机器人工具是否到达预定的第二坐标；
控制组件，电性连接所述第一传感组件、所述第二传感组件，在所述第一传感组件感测到所述机器人工具到达预定的第一坐标，并且所述第二传感组件感测到所述机器人工具到达预定的第二坐标时，确定所述机器人工具已到达预定的位置点；其中，所述第一坐标与所述第二坐标共同组成所述位置点的三维坐标，所述第一坐标是所述位置点的三维坐标中的其中二维坐标，所述第二坐标是所述位置点的三维坐标中的另外一维坐标；
所述第一传感组件、所述第二传感组件中至少一个是非接触式传感组件；
其中，所述第一传感组件包括光电传感组件，所述光电传感组件包括光源发射器和光线感应器，所述光源发射器与所述光线感应器间隔相对设置；所述光源发射器发出扩散角小于预定值的光束，所述光线感应器在感应不到所述光束时，所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标；
所述第二传感组件包括位移传感器，所述位移传感器一端与所述光源发射器或所述光线感应器相对固定，当所述机器人工具到达预定的第一坐标且在所述光束路径推动所述光源发射器或所述光线感应器移动到达预定位置时，所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
上基座，所述光源发射器固定于所述上基座的上表面中心，且受一透明壳体包覆；所述位移传感器固定于所述上基座的下表面中心；
下基座；
导向杆，垂直设置于所述上基座下表面与所述下基座上表面之间，所述导向杆的一端固定于所述下基座上表面。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述控制组件还包括第一指示灯和第二指示灯，在判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标时，控制所述第一指示灯发光，在判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标时，控制所述第二指示灯发光。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述控制组件电性耦接所述机器人的控制柜，在所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第一坐标时，所述控制组件发出指令至所述机器人的控制柜以控制所述机器人工具沿着所述光束方向推动所述上基座移动，在所述控制组件判断为所述机器人工具到达预定的第二坐标时，所述控制组件发出指令至所述机器人的控制柜以控制所述机器人工具停止移动。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述导向杆的两端各固定于所述上基座下表面与所述下基座上表面；
所述导向杆中部设有隔断，其上套设有复位弹簧，用于在完成位置标定后，将所述上基座复位；
所述导向杆有至少两个。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述上基座下表面设置有内径与所述导向杆的外径相匹配的孔或槽，所述导向杆的另一端深入所述孔或槽以使得所述上基座在所述导向杆上滑动；
所述导向杆上套设有弹簧，用于在完成位置标定后，将所述上基座复位；
所述导向杆有至少两个。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述装置还包括外壳，用于保护所述第一传感组件和所述第二传感组件。
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