CN110091325B - 复制机器手臂作业点位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复制机器手臂作业点位的方法，包含：教导第一机器手臂作业点位，在末端设置辨识图案，将作业点位复制至第二机器手臂，利用第二机器手臂的臂上相机自动追踪拍摄辨识图案，进行坐标转换，并在工作空间设置定位图样，利用臂上相机拍摄定位图样，决定工件作业点位的参考点，完成教导第二机器手臂，以简化教导方法。

Description

复制机器手臂作业点位的方法

技术领域

本发明涉及一种机器手臂，尤其是涉及工业机器手臂在教导作业点位时，复制已教导机器手臂的作业点位的方法。

背景技术

随着生产技术的快速发展，工厂自动化利用机器手臂自动抓取物件进行加工组装制造等作业，以提高工厂生产速度及效率。而简单且自动化的完成教导机器手臂作业，让机器手臂快速进入生产行列，可提高生产效率。

在大量生产的产线，现有技术对多台执行相同作业的同类型机器手臂，进行教导机器手臂加工相同工件的作业时，首先完成教导其中一台机器手臂加工工件的作业点位，并将作业点位记录在该机器手臂中，接着将记录的作业点位复制至其余的机器手臂，简单的完成教导机器手臂作业，使各个机器手臂都能对相同相对位置的工件，在相同的教导作业点位执行作业，加快进入生产行列，以进行大量生产。

如图6所示的传统机器手臂，由于机器手臂本身的结构差异与组装制造的误差，即使机器手臂设置在相同的坐标基准点O，机器手臂A对相同作业点位的各轴节转动角度α与β指令，移动末端至作业点位E，但是相同作业点位的各轴节转动角度α与β指令，对不同的机器手臂A’，将产生不同轴节转动角度α’与β’，导致机器手臂A’移动末端至作业点位E’，形成移动作业点位的误差，通常都会产生数毫米(mm)的绝对误差，以致影响机器手臂的作业精确性，甚至需被迫停止产线进行调整。因此，现有技术复制作业点位的机器手臂，在进入生产行列前，必须再仰赖人工，因应各机器手臂不同的差异误差，对相同相对位置的工件的各作业点位一一进行微调，才能进行大量生产。

然而，现有技术机器手臂复制作业点位的方法，虽可简化作业点位的教导，但仍需仰赖人工利用仪器进行调校，不仅耗费人力及调校时间，且使整个教导过程无法自动化，延迟机器手臂导入产线的速度。此外，人力调校也存在人为误差，影响机器手臂作业的精确性，而调校的机器手臂，需在工件维持固定的相对位置进行，更使机器手臂及工件间丧失安装的弹性。因此，机器手臂在复制机器手臂作业点位的方法上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复制机器手臂作业点位的方法，通过教导第一机器手臂作业点位，并在末端设置辨识图案，将作业点位复制至第二机器手臂，利用第二机器手臂设置的臂上相机拍摄辨识图案，进行坐标转换，自动调校机器手臂的差异误差，以简化教导方法。

本发明的目的在于提供一种复制机器手臂作业点位的方法，在固定工件的工作空间设置定位图样，利用第二机器手臂的臂上相机拍摄定位图样，决定工件作业点位的参考点，确认机器手臂与作业点位的相对位置，以增加安装弹性。

为了达到前述发明的目的，本发明复制机器手臂作业点位的方法，首先教导第一机器手臂的作业点位，在第一机器手臂的端末设置辨识图案，将第二机器手臂移设至第一机器手臂的作业环境中，并连结至第一机器手臂，移动第二机器手臂端末的臂上相机，自动追踪拍摄辨识图案，进行第二机器手臂对第一机器手臂的坐标转换，再由第一机器手臂将教导的作业点位，复制至第二机器手臂，并在固定工件的作业空间设置定位图样，利用第二机器手臂的臂上相机，拍摄定位图样，以转换坐标计算及记录定位图样与作业点位的相对位置关系，然后安装第二机器手臂至作业位置。

本发明复制机器手臂作业点位的方法，在安装第二机器手臂后，以转换坐标利用臂上相机找到作业空间的定位图样，由定位图样利用记录作业点位的相对位置关系，控制第二机器手臂至作业点位进行作业。其中辨识图案与第一机器手臂的端末维持已知的固定位置关系，辨识图案具有辨识方位的图案及预设的辨识基准点。

本发明的定位图样固定在作业空间的预定位置，使定位图样与作业空间具有相对固定位置关系，定位图样具有方位图案及预设的定位基准点，而作业空间为夹治具或物件承盘。

附图说明

图1为本发明教导第一机器手臂的示意图；

图2为本发明机器手臂复制作业点位的示意图；

图3为本发明第二机器手臂定位工件的示意图；

图4为本发明第二机器手臂移设至产线的示意图；

图5为本发明机器手臂复制作业点位的流程图；

图6为传统机器手臂移动误差的示意图。

符号说明

10 第一机器手臂

11 固定端

12 端末

13 致动马达

14 控制装置

15 荧幕

16 辨识图案

17 夹取装置

18 方位的图案

19 辨识基准点

20 第二机器手臂

21 固定端

22 端末

23 致动马达

24 控制装置

25 臂上相机

30 工件

31 作业空间

32 定位图样

33 方位图案

34 定位基准点

M 第一坐标系统

N 第二坐标系统

P1、P2及P3作业点位

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请参图1所示，为本发明教导第一机器手臂的示意图。本发明在机器手臂的产线上，对多台执行相同作业的机器手臂，进行教导机器手臂加工相同工件的作业，首先教导其中第一机器手臂10加工工件30的作业点位，本发明的第一机器手臂10为多轴节形式，一端为固定端11，另一端为活动的端末12，各轴节设致动马达13。第一机器手臂10连接至控制装置14，由控制装置14控制各轴节致动马达13的转动角度，移动第一机器手臂10的端末12。

第一机器手臂10利用固定端11作为基准点，第一机器手臂10通过已知各肘节长度，以及控制装置14控制各肘节致动马达13转动的角度，计算出端末12的移动位置，定位端末12相对应基准点的位置，形成第一机器手臂10的第一坐标系统M。控制装置14另连接荧幕15，根据第一坐标系统M，利用荧幕15设定坐标移动程序输入控制装置14，由控制装置14根据移动程序，控制各轴节致动马达13的转动角度，教导第一机器手臂10的端末12，依序移动至固定在作业空间31的工件30的各作业点位P1、P2及P3，对工件30进行预设的加工作业，以完成第一机器手臂10的教导。本实施例虽以荧幕15输入移动程序的教导方式作为举例说明，但包含且不限于前述方式，例如手动牵引或姿势导引等教导方式均可适用本发明。

如图2所示，为本发明机器手臂复制作业点位的示意图。本发明在完成第一机器手臂10的教导后，在第一机器手臂10的端末12设置辨识图案16，设置的方式可为人工粘贴，或利用机器手臂12端末12的夹取装置17，夹取辨识图案16预设的位置，让辨识图案16与端末12维持已知的固定位置关系，以获得辨识图案16第一坐标系统M的坐标。辨识图案16具有辨识方位的图案18及预设的辨识基准点19。接着将需要复制作业点位的第二机器手臂20，移设至第一机器手臂10的作业环境中，并加以连结至第一机器手臂10。第二机器手臂20为多轴节形式，一端为固定端21，形成第二坐标系统N，另一端为活动的端末22，各轴节设致动马达23，且连接至控制装置24，由控制装置24控制各轴节致动马达23的转动，移动第二机器手臂20的端末22。端末22另设已知的固定位置关系的臂上相机(Eye In Hand Camera,简称EIH Camera)25。臂上相机25固定在端末22，相对端末22的位置亦为固定，因此，由端末22的第二坐标系统N的坐标，加上臂上相机25相对端末22的距离，控制装置24亦可获得臂上相机25相对应第二坐标系统N的坐标。

第一机器手臂10的控制装置14根据预设一组坐标转换的位置，控制第一机器手臂10变换移动辨识图案16，第二机器手臂20的控制装置24利用臂上相机25，自动追踪拍摄辨识图案16，并利用拍摄的辨识图案16，由臂上相机25的焦距及辨识方位的图案18与辨识基准点19，确认辨识基准点19在第二坐标系统N的坐标，且比较辨识基准点19在第一机器手臂10的控制装置14控制的第一坐标系统M的坐标差异，进行第二机器手臂20的坐标转换。坐标转换为现有技术，非本发明技术特征，仅举例说明，不予赘述。

本发明第二机器手臂20利用与第一机器手臂10进行坐标转换，使第二机器手臂20依据第一机器手臂10的坐标尺度移动端末22，以消除第二机器手臂20与第一机器手臂10结构差异误差。再由第一机器手臂10的控制装置14，将教导的作业点位P1、P2及P3复制至第二机器手臂20的控制装置140。如果此时将第二机器手臂20移回产线原位，因安装第二机器手臂20的误差，第二机器手臂20与工件30将产生相对位移，势必需要再仰赖人力调校，无法节省人力，因此本发明暂不移动第二机器手臂20。

如图3所示，为本发明第二机器手臂定位工件的示意图。本发明在不移动第二机器手臂20下，并在固定工件30的作业空间31的预定位置，粘贴或设置定位图样32，使定位图样32与作业空间31具有相对固定位置关系。定位图样32具有方位图案33及预设的定位基准点34。作业空间31可为例如夹治具或物件承盘等，一旦固定工件30，就能维持工件30与作业空间31固定的相对位置，因此就能使定位图样32与工件30维持固定的相对位置。本发明再利用第二机器手臂20的臂上相机25，拍摄定位图样32，计算定位基准点34在转换坐标的坐标，并由辨识方位图案33，决定复制至第二机器手臂20的作业点位P1、P2及P3与定位基准点34的相对位置关系，并记录作业点位P1、P2及P3与定位基准点34的相对位置关系，而能松绑第二机器手臂20与工件30设置的固定位置关系。

如图4所示，为本发明第二机器手臂移设至产线的示意图。本发明第二机器手臂20定位工件30相对位置关系后，再将第二机器手臂20移设至产线，安装后不须再进行调校。因本发明的第二机器手臂20，只要利用臂上相机25找到作业空间31的定位图样32，就可以定位基准点34为参考点，由方位图案33辨识方位，利用记录作业点位P1、P2及P3与定位基准点34的相对位置关系，确定作业点位P1、P2及P3的位置，以控制第二机器手臂20至作业点位P1、P2及P3进行作业。前述本发明实施例亦可用于产线上机器手臂的更换处理。

如图5所示，为本发明复制机器手臂作业点位的方法的流程图。本发明复制机器手臂作业点位的详细步骤说明如下:在步骤S1，首先教导产线中第一机器手臂的作业点位；步骤S2，在第一机器手臂的端末设置已知的固定位置关系的辨识图案；接着步骤S3，将第二机器手臂移设至第一机器手臂的作业环境中，移动第二机器手臂端末的臂上相机，自动追踪拍摄辨识图案，进行第二机器手臂对第一机器手臂的坐标转换；步骤S4，再由第一机器手臂将教导的作业点位，复制至第二机器手臂；步骤S5，在固定工件的作业空间的预定位置，粘贴或设置定位图样；步骤S6，利用第二机器手臂的臂上相机，拍摄定位图样，以转换坐标计算及记录定位图样与作业点位的相对位置关系；步骤S7，安装第二机器手臂至产线的作业位置；然后在步骤S8，第二机器手臂以转换坐标利用臂上相机找到作业空间的定位图样，由定位图样利用记录作业点位的相对位置关系，控制第二机器手臂至作业点位进行作业。

因此，本发明复制机器手臂作业点位的方法，就可通过先教导第一机器手臂作业点位，并在末端设置辨识图案，将作业点位复制至第二机器手臂，再利用第二机器手臂设置的臂上相机自动追踪拍摄随第一机器手臂移动的辨识图案，进行坐标转换，经由坐标转换自动调校机器手臂的差异误差，避免人工调校，达到简化教导方法的目的。此外，本发明的复制机器手臂作业点位的方法，在固定工件的工作空间设置定位图样，并利用第二机器手臂的臂上相机拍摄定位图样，决定工件作业点位的参考点，确认机器手臂与作业点位的相对位置，松绑第二机器手臂20与工件30设置的固定位置关系，而可达到增加机器手臂与作业空间相对位置的安装弹性。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复制机器手臂作业点位的方法，包含：

教导第一机器手臂的作业点位；

在第一机器手臂的端末设置辨识图案；

移动第二机器手臂端末的臂上相机，自动追踪拍摄辨识图案，进行第二机器手臂对第一机器手臂的坐标转换；

由第一机器手臂将教导的作业点位，复制至第二机器手臂；

在固定工件的作业空间设置定位图样；

利用第二机器手臂的臂上相机，拍摄定位图样，以转换坐标计算及记录定位图样与作业点位的相对位置关系；

安装第二机器手臂至作业位置。

2.如权利要求1所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该第二机器手臂移设至第一机器手臂的作业环境中，并连结至第一机器手臂。

3.如权利要求1所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该安装至作业位置的第二机器手臂，以转换坐标利用臂上相机找到作业空间的定位图样，由定位图样利用记录作业点位的相对位置关系，控制第二机器手臂至作业点位进行作业。

4.如权利要求1所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该辨识图案与第一机器手臂的端末维持已知的固定位置关系。

5.如权利要求4所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该辨识图案具有辨识方位的图案及预设的辨识基准点。

6.如权利要求1所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该定位图样固定在作业空间的预定位置，使定位图样与作业空间具有相对固定位置关系。

7.如权利要求6所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该定位图样具有方位图案及预设的定位基准点。

8.如权利要求6所述的复制机器手臂作业点位的方法，其中该作业空间为夹治具或物件承盘。

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