CN110682285A

CN110682285A - 机械手臂校正系统以及校正方法

Info

Publication number: CN110682285A
Application number: CN201810737097.2A
Authority: CN
Inventors: 陈英材; 黄俊铭; 吴佳玮
Original assignee: Heshuo United Technology Co Ltd; KANGSHUO ELECTRONICS (SUZHOU) CO Ltd
Current assignee: Heshuo United Technology Co Ltd; KANGSHUO ELECTRONICS (SUZHOU) CO Ltd; Cotek Electronics Suzhou Co Ltd; Pegatron Corp
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-14
Also published as: TW202005765A

Abstract

本发明提供一种机械手臂校正系统以及校正方法。机械手臂校正系统包括平台、两组光学感应装置以及控制器。两组光学感应装置配置于平台，且两组光学感应装置发出的两感测光束连线交点在平台的正投影重叠于平台的校正点。控制器电性连接于机械手臂，用于移动机械手臂以经过两感测光束，其中控制器控制机械手臂经过每一感测光束的至少两个不同位置以记录对应平台的一组感测坐标，控制器控制机械手臂旋转一角度后重复执行上述过程以记录对应的另一组感测坐标，随后控制器根据两组感测坐标计算得出机械手臂的校正坐标。因此，可不需额外标记或配置附加工具以达到快速的校正。

Description

机械手臂校正系统以及校正方法

技术领域

本发明涉及一种校正系统以及校正方法，尤其涉及一种机械手臂校正系统以及校正方法。

背景技术

在制造代工业中，许多的加工步骤都是单一且重复施做的。目前逐渐以机械方式取代人力，利用机台执行加工有助于提升产品的产量及减少人力支出等。此外，通过程序控制加工路径，可减轻使用人力加工时的不确定性，因而机台加工的运用成为各类产品生产过程中的较佳选择。

然而，在现今的制造中，会通过机械手臂将样品搬运至不同的机台，以进行不同阶段的制造。然而，机械手臂容易因为一些非预期的因素而在运送样品的过程中产生震动或抖动，或者发生实际运行偏离原先所预定路径的情况。有时这些震动或抖动的细微程度并不易被人眼所察觉，但却会对样品的搬运过程造成严重的影响。因此，在搬运样品的过程中，若因机械手臂的震动或抖动而导致样品掉落或损毁，即可能会造成相当程度的损失。除此之外，目前在机械手臂的校正过程中常以人眼校正的方式为主，因此，容易因为不同操作人员的校正而产生偏差，且使用人眼校正的方式容易产生误差而导致校正精准度不佳。

发明内容

本发明提供一种机械手臂校正系统以及校正方法，可不需额外标记或配置附加工具以达到快速的校正。

本发明提出一种机械手臂校正系统，用于校正机械手臂。机械手臂校正系统包括平台、两组光学感应装置以及控制器。两组光学感应装置配置于平台，且两组光学感应装置发出的两感测光束连线交点在平台的正投影重叠于平台的校正点。控制器电性连接于机械手臂，用于移动机械手臂以经过两感测光束，其中控制器控制机械手臂经过每一感测光束的至少两个不同位置以记录对应平台的一组感测坐标。控制器控制机械手臂旋转一角度后重复执行上述过程以记录对应的另一组感测坐标，随后控制器根据两组感测坐标计算得出机械手臂的校正坐标。

在本发明的一实施例中，上述的两组光学感应装置的两感测光束连线相互垂直。

在本发明的一实施例中，上述的两组光学感应装置分别为光纤传感器。

在本发明的一实施例中，上述的控制器控制机械手臂分别自四个不同的起点朝对应的感测光束移动。当机械手臂触碰到对应的感测光束时，控制器控制机械手臂停止运动，并记录对应的感测坐标。

在本发明的一实施例中，上述的控制器控制机械手臂自起点呈口字型运动，以先后触碰两感测光束的不同位置。

本发明另提出一种机械手臂校正方法，包括：(a)提供机械手臂校正系统，包括平台、配置于平台的两组光学感应装置以及电性连接于机械手臂的控制器；(b)启动两组光学感应装置以产生两感测光束并于平台的校正点处形成交点；(c)控制机械手臂经过每一感测光束的至少两个不同位置；(d)记录对应平台的一组感测坐标；(e)控制所述机械手臂旋转一角度；(f)重复上述步骤(b)～(c)；(g)记录对应的另一组感测坐标；以及(h)根据两组感测坐标计算出机械手臂的校正坐标。

在本发明的一实施例中，上述控制机械手臂经过每一感测光束上的至少两个不同位置的步骤还包括：控制机械手臂分别自四个不同的起点朝对应的感测光束移动，当机械手臂触碰到对应的感测光束时，控制机械手臂停止运动。

在本发明的一实施例中，上述控制机械手臂经过每一感测光束上的至少两个不同位置的步骤还包括：控制机械手臂自起点呈口字型运动，以先后触碰两感测光束的不同位置。

基于上述，在本发明的机械手臂校正系统及机械手臂校正方法中，机械手臂经由控制器的控制移动而碰触两组光学感应装置所产生的两感测光束分别的至少两个不同位置，且根据所碰触的位置记录为一组感测坐标，随后在控制机械手臂旋转一角度后，重复上述过程以记录另一组感测坐标，最终根据这两组感测坐标以计算得出机械手臂的校正坐标。因此，可不需额外标记或配置附加工具以达到快速的校正。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的机械手臂校正系统及机械手臂的侧视示意图；

图2为图1的机械手臂校正系统俯视示意图；

图3为机械手臂在一实施例中的俯视移动路径图；

图4为机械手臂在另一实施例中的俯视移动路径图；

图5为本发明一实施例的机械手臂校正方法流程图。

【符号说明】

50：机械手臂

100：机械手臂校正系统

110：平台

120、120_1、120_2：光学感应装置

130：控制器

A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8：位置

C：校正点

L、L1、L2：感测光束

I：交点

U：中心轴

S500、S510、S520、S530、S540、S550：步骤

具体实施方式

图1为本发明一实施例的机械手臂校正系统及机械手臂的侧视示意图。图2为图1的机械手臂校正系统俯视示意图。请参考图1及图2，在本实施例中，机械手臂校正系统100用于校正机械手臂50。手臂校正系统包括平台110、两组光学感应装置120以及控制器130。两组光学感应装置120配置于平台110，且两组光学感应装置120所发出的两感测光束L连线交点I在平台110的正投影重叠于平台110的校正点C。在本实施例中，机械手臂50例如为用以工业加工的四轴机械手臂，但也可以是三轴机械手臂，本发明并不限于此。

光学感应装置120例如是光纤传感器或其他可产生直线光束的光传感器，本发明并不限于此。每一组光学感应装置120在平台上相对配置，且两组光学感应装置120在平台110上呈交叉配置。详细而言，在本实施例中，一组光学感应装置120_1配置于平台110的相对两对边的中点上，另一组光学感应装置120_2则配置于平台110的另相对两对边的中点上，以使两组光学感应装置120_1、120_2所发射出的感测光束L连线相互垂直，并且在平台110的校正点C处形成交点I，如图3所示出。在本实施例中，校正点C即为平台110的中心点，因此可使校正后的机械手臂50有最大工作范围，但本发明并不限于此。

控制器130电性连接于机械手臂50，在校正机械手臂50时，控制器130用于移动机械手臂50以经过感测光束L。此外，当机械手臂50碰触到感测光束L时，控制器130用于记录对应的感测坐标，经多次移动后，获得一组感测坐标。

图3为机械手臂在一实施例中的俯视移动路径图。请参考图3，在本实施例的校正方法中，控制器130控制机械手臂50分别自四个不同的起点朝对应的感测光束L1、L2移动而触碰形成四个不同位置A1、A2、A3、A4，并且将四个不同位置A1、A2、A3、A4记录为一组感测坐标。且当机械手臂50触碰到对应的感测光束L1、L2时，控制器130控制机械手臂50停止运动。详细而言，控制器130先控制机械手臂50由位置P1移动至位置A1，并且通过光学感应装置120_1记录为第一坐标(即位置A1)。接着，控制器130再移动机械手臂50至位置P2，并控制机械手臂50由位置P2移动至位置A2，并且通过光学感应装置120_1记录为第二坐标(即位置A2)。因此，可通过第一坐标以及第二坐标计算得出光学感应装置120_1所发出感测光束L1的直线方程式。

在上述的实施例中，控制器130另控制机械手臂50由位置P3移动至位置A3，并且通过光学感应装置120_2记录为第三坐标(即位置A3)。接着，控制器130再移动机械手臂50至位置P4，并控制机械手臂50由位置P4移动至位置A4，并且通过光学感应装置120_2记录为第四坐标(即位置A4)。因此，可通过第三坐标以及第四坐标计算得出光学感应装置120_2所发出感测光束L2的直线方程式。换句话说，控制器130控制机械手臂50经过每一感测光束L上的至少两个不同位置，以从对应的坐标计算得出光束的直线方程式。因此，可经由感测光束L1的直线方程式以及感测光束L2的直线方程式计算得出感测光束L1及感测光束L2的连线交点I的坐标。如此一来，可在机械手臂50旋转为另一角度后重复上述过程，以得出另一个连线交点的坐标，进而计算得出机械手臂50的校正坐标。

在上述实施例中，机械手臂50通过控制器130移动而碰触至光学感应装置120_1、120_2的坐标可记录为第一坐标(a₁,b₁)、第二坐标(a₂,b₂)、第三坐标(c₁,d₁)以及第四坐标(c₂,d₂)，且感测光束L1及感测光束L2的直线方程式及连线交点I(即校正坐标)可经由下列公式(1)至公式(4)计算得出：

其中，公式(1)为感测光束L1的直线方程式，公式(2)为感测光束L2的直线方程式，公式(3)为连线交点I的X坐标，公式(4)为连线交点I的Y坐标。因此，通过上述公式计算得出连线交点坐标后，通过控制器130将机械手臂50沿中心轴U旋转180度，再次进行校正流程以通过上述公式计算得到另一连线交点坐标，进而根据两连线交点坐标以得出校正坐标而完成校正。如此一来，可不需额外在平台110上进行额外标记或配置附加工具，进而达到快速的校正。在一些实施例中，将机械手臂50沿中心轴U所选旋转的角度也可以为90度、270度或其他角度，本发明并不限于此。

图4为机械手臂在另一实施例中的俯视移动路径图。请参考图4，在本实施例的校正方法中，控制器130移动机械手臂50环绕两感测光束L1、L2连线交点I以碰触两感测光束L1、L2，并将发生碰触的多个不同位置B1、B2、B3、B4记录为一组感测坐标。详细而言，控制器130控制机械手臂50由位置P5移动经过位置P6、位置P7、位置P8至位置B4，并且在移动过程中碰触感测光束L1、L2的位置B1、位置B2、位置B3以及位置B4分别记录为第一坐标、第二坐标、第三坐标以及第四坐标。换句话说，控制器130控制机械手臂50自起点呈口字型运动，以先后触碰两感测光束L1、L2的不同位置。

因此，可通过第一坐标以及第三坐标依据上述公式计算得出光学感应装置120_1所发出感测光束L1的直线方程式，且通过第二坐标以及第四坐标依据上述公式计算得出光学感应装置120_2所发出感测光束L2的直线方程式，再通过两直线方程式依据上述公式计算得出交点I的X坐标。如此一来，除了可不需额外在平台110上进行额外标记或配置附加工具，进而达到快速的校正之外，还可进一步简化机械手臂50的移动路径以使校正过程更迅速。

图5为本发明一实施例的机械手臂校正方法流程图。本实施例的机械手臂50校正方法至少可应用于图1至图4的机械手臂校正系统中，但本发明并不限于此。以下说明将以图3的机械手臂校正系统100为例，请参考图3及图5。在本实施例的机械手臂校正方法中，首先，执行步骤S500，提供机械手臂校正系统100，包括平台110、配置于平台110的两组光学感应装置120以及电性连接于机械手臂50的控制器130。接着，执行步骤S510，启动两组光学感应装置120_1、120_2以产生两感测光束L1、L2并于平台110的校正点C(见图2)处形成交点I。

在上述步骤之后，执行步骤S520，控制机械手臂50经过每一感测光束L1、L2上的至少两个不同位置。接着，执行步骤S530，记录对应平台110的一组感测坐标(包括多个感测坐标)。接着，在第一次执行步骤S530之后，执行步骤S540，控制机械手臂50旋转一角度，并且随后重复执行步骤S510至步骤S530以记录另一组对应的感测坐标。最后，执行步骤S550，根据多个感测坐标(即前述获得的两组感应坐标)计算出机械手臂50的校正坐标。

在图3的实施例中，上述步骤S520还包括：控制机械手臂50分别自四个不同的起点朝对应的感测光束L1、L2移动，当机械手臂50触碰到对应的感测光束L1、L2时，控制机械手臂50停止运动。或者是，在图4的实施例中，上述步骤S520还包括：控制机械手臂50自起点呈口字型运动，以先后触碰两感测光束L1、L2的不同位置。

综上所述，在本发明较佳实施例的机械手臂校正系统及机械手臂校正方法中，机械手臂经由控制器的控制移动而碰触两组光学感应装置所产生的两感测光束分别的至少两个不同位置，且根据所碰触的位置记录为一组感测坐标，随后在控制机械手臂旋转一角度后，重复上述过程以记录另一组感测坐标，最终根据这两组感测坐标以计算得出机械手臂的校正坐标。因此，可不需额外标记或配置附加工具以达到快速的校正。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种机械手臂校正系统，用于校正机械手臂，其特征在于，包括：

平台；

两组光学感应装置，配置于所述平台，且所述两组光学感应装置发出的两感测光束连线交点在所述平台的正投影重叠于所述平台的校正点；以及

控制器，电性连接于所述机械手臂，用于移动所述机械手臂以经过所述两感测光束，其中所述控制器控制所述机械手臂经过每一所述感测光束的至少两个不同位置以记录对应所述平台的一组感测坐标，所述控制器控制所述机械手臂旋转一角度后重复执行上述过程以记录对应的另一组感测坐标，随后所述控制器根据所述两组感测坐标计算得出所述机械手臂的校正坐标。

2.根据权利要求1所述的机械手臂校正系统，其特征在于，所述两组光学感应装置的所述两感测光束连线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的机械手臂校正系统，其特征在于，所述两组光学感应装置分别为光纤传感器。

4.根据权利要求1所述的机械手臂校正系统，其特征在于，所述控制器控制所述机械手臂分别自四个不同的起点朝对应的所述感测光束移动，当所述机械手臂触碰到对应的所述感测光束时，所述控制器控制所述机械手臂停止运动，并记录对应的所述感测坐标。

5.根据权利要求1所述的机械手臂校正系统，其特征在于，所述控制器控制所述机械手臂自起点呈口字型运动，以先后触碰所述两感测光束的不同位置。

6.一种机械手臂校正方法，其特征在于，包括：

(a)提供机械手臂校正系统，包括平台、配置于所述平台的两组光学感应装置以及电性连接于机械手臂的控制器；

(b)启动所述两组光学感应装置以产生两感测光束并于所述平台的校正点处形成交点；

(c)控制所述机械手臂经过每一所述感测光束的至少两个不同位置；

(d)记录对应所述平台的一组感测坐标；

(e)控制所述机械手臂旋转一角度；

(f)重复上述步骤(b)～(c)；

(g)记录对应的另一组感测坐标；以及

(h)根据所述两组感测坐标计算出所述机械手臂的校正坐标。

7.根据权利要求6所述的机械手臂校正方法，其特征在于，所述两组光学感应装置的所述两感测光束连线相互垂直。

8.根据权利要求6所述的机械手臂校正方法，其特征在于，所述两组光学感应装置分别为光纤传感器。

9.根据权利要求6所述的机械手臂校正方法，其特征在于，所述控制所述机械手臂经过每一所述感测光束上的至少两个不同位置的步骤包括：

控制所述机械手臂分别自四个不同的起点朝对应的所述感测光束移动，当所述机械手臂触碰到对应的所述感测光束时，控制所述机械手臂停止运动。

10.根据权利要求6所述的机械手臂校正方法，其特征在于，所述控制所述机械手臂经过每一所述感测光束上的至少两个不同位置的步骤包括：

控制所述机械手臂自起点呈口字型运动，以先后触碰所述两感测光束的不同位置。