CN109571479A - 工业机器人离线编程轨迹的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的工业机器人离线编程轨迹的检测方法通过工业机器人移动至第一测试点来检测判断被测物体是否偏差；若存在偏差，通过工业机器人在传感器的第二坐标系下做匀速运动，传感器测量被测物体的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差，再通过坐标转换得到工业机器人的第一坐标系下的位移偏差，并完成修正和补偿被测物体在第一坐标系下的参数。本工业机器人离线编程轨迹的检测方法操作简单、稳定高效，能及时检测、自动修正模型参数，从而消除离线编程的轨迹与实际需求轨迹之间偏差，提高可靠性，大幅提升工业机器人的作业效率。

Description

工业机器人离线编程轨迹的检测方法

技术领域

本发明涉及机器人校准方法技术领域，特别是涉及一种操作简单的工业机器人离线编程轨迹的检测方法。

背景技术

由于工业机器人动作的灵活性，经常在工业机器人的末端安装加工设备实现钻孔、切割、雕刻等各种加工，工业机器人得到广泛应用。但是，使用工业机器人带动各加工工具工作，需要离线编程，需要事先标定好各加工工具的位置。而且，在机器人使用离线编程从事作业劳动的过程中，难免出现机器人的工具出现变形或者偏移，导致生产的离线轨迹与实际加工轨迹有误差，从而导致生产的产品质量下降或者一致性差。如机器人焊接时，使用离线编程可以根据焊接的工件模型和使用工具的模型离线生成焊接轨迹，但是在实际使用中，经常需要清枪、剪丝，偶尔也会出现撞枪，或者使用一段时间后也需更换新的焊枪，这些都会导致焊枪工具的坐标中心点与工业机器人的模型参数不符，如果不能及时修正，会出现离线编程生成的轨迹与实际的物理轨迹不符合，最终会出现焊接偏位的现象。

目前，在生产加工过程中，通常需要在加工完成之后对离线编程轨迹进行检测；若出现偏差后，一般需要工人不断的参与检测与调整，重新标定工具的坐标中心点，需要进行多次修正，导致生产耗费大量的人力和时间，效率低、成本高。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种操作简单、稳定可靠的工业机器人离线编程轨迹的检测方法。

一种工业机器人离线编程轨迹的检测方法，用于调整工业机器人的被测物体恢复到初始位置，工业机器人具有第一坐标系，该工业机器人离线编程轨迹的检测方法包括如下步骤：

S1，安装传感器，该传感器具有测量区域，所述工业机器人的被测物体落入该测量区域中；该传感器包括第一发射器、对应该第一发射器的第一接收器、第二发射器、对应该第二发射器的第二接收器、及分别对应第一发射器、第一接收器、第二发射器及第二接收器的第一识别点、第二识别点、第三识别点及第四识别点；所述第一发射器发出的光线与第二发射器发出的光线交叉到一交叉点；所述第一识别点与第二识别点的连接线与所述第一发射器发出的光线重合；所述第三识别点与第四识别点的连接线与所述第二发射器发出的光线重合；

S2，标定传感器坐标系；所述工业机器人通过识别第一识别点、第二识别点、第三识别点及第四识别点，确定所述传感器在上述工业机器人的第一坐标系的空间位置，建立传感器的坐标系，即第二坐标系；

S3，生成运动轨迹；所述工业机器人在上述传感器的测量区域内做规则运动，生成运动轨迹及运行程序；所述运动轨迹的中心点为工业机器人的第一测试点；

S4，检测判断；当需要检测所述工业机器人的被测物体时，所述工业机器人移动至所述第一测试点，若所述工业机器人的被测物体完全遮挡住第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线，则所述被测物体不存在偏差，结束检测；若任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，则所述被测物体存在偏差，进行下一步；

S5，修正补偿；所述工业机器人在所述第二坐标系下的第一测试点绕运动轨迹做匀速运动；所述传感器测量所述被测物体的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿所述被测物体在第一坐标系下的参数。

在其中一个实施例中，还包括：

S6，检测验证：经步骤S5修正补偿后，所述工业机器人移动至第二坐标系下的第二测试点，所述第二测试点为第一测试点结合步骤S5计算出的第二坐标系下的位移偏差所得；若所述工业机器人的被测物体完全遮挡住第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线，则所述被测物体不存在偏差，结束检测；若任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，则所述被测物体存在偏差，进行下一步；

S7，重复修正：反复重复步骤S5及步骤S6，直至所述被测物体不存在偏差。

在其中一个实施例中，还包括：

S8，高度调整；经步骤S7修正后，当需检测所述工业机器人的被测物体的高度时，将所述工业机器人移动至第二坐标系下的第二测试点，再调整所述工业机器人Z轴方向的位置，直至任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，计算出在第二坐标系下的Z轴位移偏差，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿所述被测物体在第一坐标系下的参数。

在其中一个实施例中，所述步骤S2中，在所述第一发射器发出的光线与第二发射器发出的光线的交叉点建立所述第二坐标系。

在其中一个实施例中，所述运动轨迹为圆周。

在其中一个实施例中，所述步骤S5中，结合运动轨迹的半径，计算得到圆心到所述第一发射器与第二发射器发出的光线的距离信息，即被测物体的位移偏差。

在其中一个实施例中，所述步骤S5中，所述传感器测量所述被测物体经过第一发射器及第二发射器发出的光线的时间间隔。

在其中一个实施例中，所述步骤S5中，所述工业机器人绕运动轨迹至少做两次匀速运动；所述传感器测量所述被测物体除第一次与最后一次触发第一发射器及第二发射器发出的光线外的时间间隔。

在其中一个实施例中，所述传感器还包括处理器；所述处理器用于测量触发所述第一接收器与第二接收器的时间间隔。

在其中一个实施例中，所述第一发射器与第二发射器均为激光发射器；所述处理器为ARM处理器。

本发明的工业机器人离线编程轨迹的检测方法通过工业机器人移动至第一测试点来检测判断被测物体是否偏差；若存在偏差，通过工业机器人在传感器的第二坐标系下做匀速运动，传感器测量被测物体的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差，再通过坐标转换得到工业机器人的第一坐标系下的位移偏差，并完成修正和补偿被测物体在第一坐标系下的参数。本工业机器人离线编程轨迹的检测方法操作简单、稳定高效，能及时检测、自动修正模型参数，从而消除离线编程的轨迹与实际需求轨迹之间偏差，提高可靠性，大幅提升工业机器人的作业效率。

附图说明

图1为用于本发明工业机器人离线编程轨迹的检测方法的检测装置的示意图；

图2为本发明工业机器人离线编程轨迹的检测方法的纠正补偿状态示意图；

图3为本发明工业机器人离线编程轨迹的检测方法的检测流程示意图。

附图标注说明：

检测装置100；

工业机器人10、被测物体20；

传感器30、第一发射器31、第一接收器32、第二发射器33、第二接收器34、第一识别点35、第二识别点36、第三识别点37、第四识别点38。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1与图3，为本发明提供一较佳实施方式的一种工业机器人离线编程轨迹的检测方法，该方法通过一种检测装置100实施；该工业机器人离线编程轨迹的检测方法用于调整工业机器人10的被测物体20恢复到初始位置，工业机器人10具有第一坐标系，包括如下步骤：

S1，安装传感器30，该传感器30具有测量区域，工业机器人10的被测物体20落入该测量区域中；该传感器30包括第一发射器31、对应该第一发射器31的第一接收器32、第二发射器33、对应该第二发射器33的第二接收器34、及分别对应第一发射器31、第一接收器32、第二发射器33及第二接收器34的第一识别点35、第二识别点36、第三识别点37及第四识别点38；第一发射器31发出的光线与第二发射器33发出的光线交叉到一交叉点；第一识别点35与第二识别点36的连接线与第一发射器31发出的光线重合；第三识别点37与第四识别点38的连接线与第二发射器33发出的光线重合；可选地，传感器30还包括处理器(图未示)；处理器用于测量触发第一接收器32与第二接收器34的时间间隔及检测触发状态。进一步地，第一发射器31与第二发射器33均为激光发射器；处理器为ARM处理器；传感器30安装于工业机器人10常用的工作区域以便工业机器人10移动操作。

S2，标定传感器坐标系；工业机器人10通过识别第一识别点35、第二识别点36、第三识别点37及第四识别点38，确定传感器30在上述工业机器人10的第一坐标系的空间位置，建立传感器30的坐标系，即第二坐标系；可选地，在第一发射器31发出的光线与第二发射器33发出的光线的交叉点建立第二坐标系，即交叉点为第二坐标系的原点A(X,Y，Z)。

S3，生成运动轨迹；工业机器人10在上述传感器30的测量区域内做规则运动，生成运动轨迹及运行程序；运动轨迹的中心点为工业机器人10的第一测试点B(xb,yb，zb)；此时，工业机器人10的被测物体20对应第一定位点C(xc,yc，zc)；可选地，运动轨迹为圆周；进一步地，初始状态时，第一测试点B(xb,yb,zb)、第一定位点C(xc,yc，zc)及上述交叉点同轴。在一具体实施例中，第一定位点C(xc,yc，zc)低于第二坐标系的原点A(X,Y,Z)，第一定位点C(xc,yc，zc)与第二坐标系的原点A(X,Y，Z)Z轴方向的差值为本检测装置100的检测范围。

S4，检测判断；当需要检测工业机器人10的被测物体20时，工业机器人10移动至第一测试点B(xb,yb，zb)；此时，工业机器人10的被测物体20对应第二定位点C2(xc2,yc2，zc2)。若工业机器人10的被测物体20完全遮挡住第一发射器31发射的光线及第二发射器33发射的光线，则被测物体20不存在偏差，即第一定位点C(xc,yc，zc)与第二定位点C2(xc2,yc2，zc2)相同，结束检测；若任意第一发射器31发射的光线及第二发射器33发射的光线没有被遮挡，则被测物体20存在偏差，即第一定位点C(xc,yc，zc)不同于C2(xc2,yc2，zc2)，进行下一步；

S5，修正补偿；工业机器人10在第二坐标系下的第一测试点B(xb,yb，zb)绕运动轨迹做匀速运动；传感器30测量被测物体20的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差D(d1,d2)，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿被测物体20在第一坐标系下的参数。可选地，传感器30测量被测物体20经过第一发射器31及第二发射器33发出的光线的时间间隔。当运动轨迹为圆周时，结合运动轨迹的半径，计算得到圆心到第一发射器31与第二发射器33发出的光线的距离信息，即被测物体20的位移偏差。在一具体实施例中，工业机器人10绕运动轨迹至少做两次匀速运动；传感器30测量被测物体20除第一次与最后一次触发第一发射器31及第二发射器33发出的光线外的时间间隔，确保工业机器人10做匀速运动，减少误差，准确计算出位移偏差。

S6，检测验证：经步骤S5修正补偿后，工业机器人10移动至第二坐标系下的第二测试点B2(xb2,yb2，zb)，第二测试点B2(xb2,yb2，zb)为第一测试点B(xb,yb，zb)结合步骤S5计算出的第二坐标系下的位移偏差D(d1,d2)所得；此时，工业机器人10的被测物体20对应第三定位点C3(xc3,yc3，zc3)。若工业机器人10的被测物体20完全遮挡住第一发射器31发射的光线及第二发射器33发射的光线，则被测物体20不存在偏差，结束检测；若任意第一发射器31发射的光线及第二发射器33发射的光线没有被遮挡，则被测物体20存在偏差，进行下一步；

S7，重复修正：反复重复步骤S5及步骤S6，直至被测物体20不存在偏差；其中，重复步骤S5时，第一测试点为上一步骤中的第二测试点。

当对位置精度的要求较高时，还需要进行如下步骤：

S8，高度调整；经步骤S7修正后，当需检测工业机器人10的被测物体20的高度时，将工业机器人10移动至第二坐标系下的第二测试点B2(xb2,yb2，zb)，此时，工业机器人10的被测物体20对应第三定位点C3(xc3,yc3，zc3)。再调整工业机器人10Z轴方向的位置，直至任意第一发射器31发射的光线及第二发射器33发射的光线没有被遮挡，计算出在第二坐标系下的Z轴位移偏差E，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿被测物体20在第一坐标系下的参数。从而解决工业机器人10在使用离线编程的过程中出现的被测物体20偏移问题，可以自动检测机器人10的被测物体20的精度是否满足要求，不满足要求的实现自动校准和补偿，使得离线编程生产的轨迹与实际的物理环境中的轨迹保持一致，可以在多种离线编程的应用中使用。

本发明的工业机器人离线编程轨迹的检测方法通过工业机器人10移动至第一测试点来检测判断被测物体20是否偏差；若存在偏差，通过工业机器人10在传感器30的第二坐标系下做匀速运动，传感器30测量被测物体20的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差，再通过坐标转换得到工业机器人10的第一坐标系下的位移偏差，并完成修正和补偿被测物体20在第一坐标系下的参数。本工业机器人离线编程轨迹的检测方法操作简单、稳定高效，能及时检测、自动修正模型参数，从而消除离线编程的轨迹与实际需求轨迹之间偏差，提高可靠性，大幅提升工业机器人10的作业效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种工业机器人离线编程轨迹的检测方法，用于调整工业机器人的被测物体恢复到初始位置，工业机器人具有第一坐标系，其特征在于，该工业机器人离线编程轨迹的检测方法包括如下步骤：

S1，安装传感器，该传感器具有测量区域，所述工业机器人的被测物体落入该测量区域中；该传感器包括第一发射器、对应该第一发射器的第一接收器、第二发射器、对应该第二发射器的第二接收器、及分别对应第一发射器、第一接收器、第二发射器及第二接收器的第一识别点、第二识别点、第三识别点及第四识别点；所述第一发射器发出的光线与第二发射器发出的光线交叉到一交叉点；所述第一识别点与第二识别点的连接线与所述第一发射器发出的光线重合；所述第三识别点与第四识别点的连接线与所述第二发射器发出的光线重合；

S2，标定传感器坐标系；所述工业机器人通过识别第一识别点、第二识别点、第三识别点及第四识别点，确定所述传感器在上述工业机器人的第一坐标系的空间位置，建立传感器的坐标系，即第二坐标系；

S3，生成运动轨迹；所述工业机器人在上述传感器的测量区域内做规则运动，生成运动轨迹及运行程序；所述运动轨迹的中心点为工业机器人的第一测试点；

S4，检测判断；当需要检测所述工业机器人的被测物体时，所述工业机器人移动至所述第一测试点，若所述工业机器人的被测物体完全遮挡住第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线，则所述被测物体不存在偏差，结束检测；若任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，则所述被测物体存在偏差，进行下一步；

S5，修正补偿；所述工业机器人在所述第二坐标系下的第一测试点绕运动轨迹做匀速运动；所述传感器测量所述被测物体的运行时间，间接计算出在第二坐标系下的位移偏差，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿所述被测物体在第一坐标系下的参数。

2.根据权利要求1所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，还包括：

S6，检测验证：经步骤S5修正补偿后，所述工业机器人移动至第二坐标系下的第二测试点，所述第二测试点为第一测试点结合步骤S5计算出的第二坐标系下的位移偏差所得；若所述工业机器人的被测物体完全遮挡住第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线，则所述被测物体不存在偏差，结束检测；若任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，则所述被测物体存在偏差，进行下一步；

S7，重复修正：反复重复步骤S5及步骤S6，直至所述被测物体不存在偏差。

3.根据权利要求2所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，还包括：

S8，高度调整；经步骤S7修正后，当需检测所述工业机器人的被测物体的高度时，将所述工业机器人移动至第二坐标系下的第二测试点，再调整所述工业机器人Z轴方向的位置，直至任意所述第一发射器发射的光线及第二发射器发射的光线没有被遮挡，计算出在第二坐标系下的Z轴位移偏差，再将该位移偏差转换到第一坐标系下，并修正补偿所述被测物体在第一坐标系下的参数。

4.根据权利要求1所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述第一发射器发出的光线与第二发射器发出的光线的交叉点建立所述第二坐标系。

5.根据权利要求1所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述运动轨迹为圆周。

6.根据权利要求5所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，结合运动轨迹的半径，计算得到圆心到所述第一发射器与第二发射器发出的光线的距离信息，即被测物体的位移偏差。

7.根据权利要求1所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述传感器测量所述被测物体经过第一发射器及第二发射器发出的光线的时间间隔。

8.根据权利要求7所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述工业机器人绕运动轨迹至少做两次匀速运动；所述传感器测量所述被测物体除第一次与最后一次触发第一发射器及第二发射器发出的光线外的时间间隔。

9.根据权利要求1所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述传感器还包括处理器；所述处理器用于测量触发所述第一接收器与第二接收器的时间间隔。

10.根据权利要求9所述的工业机器人离线编程轨迹的检测方法，其特征在于，所述第一发射器与第二发射器均为激光发射器；所述处理器为ARM处理器。