CN111203892B - 一种用于工业机器人精度标定的辅助工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工业机器人精度标定的辅助工具，包括高精度球体、绝缘固定块、微细导体条、安装连接装置和信号检测显示电路；所述高精度球体为导体，接入信号检测显示电路中；所述绝缘固定块上具有一平面，微细导体条的整体位于绝缘固定块上开设的微细安装孔中，其一端凸露于该平面上，并与该平面垂直，微细导体条与信号检测显示电路电连接；本发明的有益效果：灯光提示，无需人眼观察点接触情况，不存在操作员视疲劳等人为因素产生误差及标定效率低下的问题；模块化结构，可根据不同型号的工业机器人选用不同规格的固定法兰盘，微细金属条等磨损部位可更换，适合批量生产，成本低廉。

Description

一种用于工业机器人精度标定的辅助工具
技术领域
本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及其标定工具。
背景技术
工业机器人是一种典型的机电设备，在工业生产和社会发展中发挥着重要作用。在工业机器人的实际应用中，定位精度是一个关键的性能指标。近年来，随着自动化和智能制造技术的发展，对工业机器人的定位和跟踪精度要求越来越高，特别是在焊接、装配、管道等领域。影响工业机器人跟踪精度的因素很多，如连杆的制造误差、装配误差和装配配合误差、环境温度变化等。所有这些影响都会导致控制器中嵌入的理论结构参数与实际结构参数不一致。因此，获得准确的机器人系统参数对提高机器人系统的运行精度具有重要意义。为了获得准确的参数，标定是一种有效的方法，已被广泛应用于提高工业机器人的性能和可靠性。并且每台工业机器人在出厂投入生产之前都需要进行标定。
目前，广泛应用于各工业机器人制造企业的标定方法为20次对尖标定法。这种方法采用两组刚体针尖结构：一组安装在一个固定的位置，标定过程中不能有任何位移和变形；另一组固连在工业机器人末端执行器上，随工业机器人位姿的改变而变换空间位置。首先校准TCP工具坐标系，手动控制机器人控制器使两组针尖结构针尖对针尖数次，并逐次校准控制器中的数据。随后再依次进行20次针尖点对点的操作。标定过程中，由于判断两针尖结构是否对准只能靠人眼来识别，且重复次数较多，标定过程复杂且工作人员极易视疲劳，因此存在人为因素产生误差及标定效率低下的问题。
发明内容
针对现有技术中的问题，提供了一种用于工业机器人精度标定的辅助工具。
一种用于工业机器人精度标定的辅助工具，包括高精度球体、绝缘固定块、微细导体条、安装连接装置和信号检测显示电路；
所述高精度球体为导体，接入信号检测显示电路中；
所述绝缘固定块上具有一平面，微细导体条的整体位于绝缘固定块上开设的微细安装孔中，其一端凸露但不凸出于该平面上，并与该平面垂直，微细导体条与信号检测显示电路电连接；
所述安装连接装置与绝缘固定块连接，用于将绝缘固定块安装于工业机器人末端执行器上，并使微细导体条与工业机器人末端轴的轴线共线重合；
当信号检测显示电路检测到微细导体条与高精度球体电连通时，显示出人能观察到或者听到的信号。
优选的，所述用于工业机器人精度标定的辅助工具，所述安装连接装置为固定法兰盘。
优选的，所述用于工业机器人精度标定的辅助工具，所述绝缘固定块通过连杆与固定法兰盘连接。
优选的，所述用于工业机器人精度标定的辅助工具，所述信号检测显示电路中设置信号灯，当信号检测显示电路检测到微细导体条与高精度球体电连通时，信号灯亮。
优选的，所述用于工业机器人精度标定的辅助工具，信号灯设置于连杆上。
优选的，所述用于工业机器人精度标定的辅助工具，所述高精度球体通过立柱安装在底座上。
优选的，所述信号检测显示电路包括单片机、晶振电路、复位电路、红色信号灯和绿色信号灯，所述微细导体条与作为输入口的P1.0连接，所述高精度球体接地形成零电位，P0.0作为输出口连接红色信号灯 ，P0.1作为输出口连接绿色信号灯，接通电源后，红色信号灯闪三次，完成自检，P1.0口检测到无短接，红色信号灯亮绿色信号灯灭， P1.0口检测到短接，红色信号灯灭绿色信号灯亮。
优选的，所述微细导体条为直径为1mm的圆柱体。
本发明的有益效果：
1.灯光提示，无需人眼观察点接触情况，不存在操作员视疲劳等人为因素产生误差及标定效率低下的问题；
2. 模块化结构，可根据不同型号的工业机器人选用不同规格的固定法兰盘，微细金属条等磨损部位可更换，适合批量生产，成本低廉；
3.简化了标定步骤，降低了操作难度，标定效率明显提高；
4.无尖锐结构，不存在对车间操作工人的潜在威胁，符合车间生产安全原则。
附图说明
图1为本发明一实施例的使用状态图；
图2为本发明一实施例标定靶示意图；
图3为本发明一实施例盘形接触盘示意图；
图4为本发明一实施例信号显示电路示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1、2、3所示，一种用于工业机器人精度标定的辅助工具，包括高精度球体1、绝缘固定块2、微细导体条3、连杆4、固定法兰盘5和信号检测显示电路。
高精度球体1通过立柱11安装在底座12上，高精度球体1为导体，并与信号检测显示电路电连接。
绝缘固定块2为圆盘形，通过连杆4与固定法兰盘5连接，绝缘固定块2与固定法兰盘5相互平行同轴设置。微细导体条3位于圆形的绝缘固定块2的圆心位置。其直径越小，则其标定的精度就越高，考虑到实际的加工工艺精度，其直径为1mm。
绝缘固定块2上具有一平面21，微细导体条3安装在绝缘固定块2上开设的微细孔中，其一端凸露但不凸出于该垂直的平面21上，微细导体条3与信号检测显示电路电连接。微细导体条3与固定法兰盘5的轴线共线。
连杆4为中空管，内部安装信号检测显示电路的元器件。
如图4所示，信号检测显示电路包括单片机、晶振电路、复位电路、红色信号灯和绿色信号灯，微细导体条3与作为输入口的P1.0连接，高精度球体1接地形成零电位，P0.0作为输出口连接红色信号灯 ，P0.1作为输出口连接绿色信号灯，接通电源后，红色信号灯闪三次，完成自检，P1.0口检测到无短接，红色信号灯亮绿色信号灯灭， P1.0口检测到短接，红色信号灯灭绿色信号灯亮。
标定原理：
当绝缘固定块2中央的微细导体条3外端接触高精度球体1表面时，经过接触点法线方向的直线恰好与工业机器人6轴轴线重合且经过球状标定靶球心。这时控制器中的数据经过特定算法（沿6轴坐标系Z轴方向平行移动一个数值为球状体半径的距离）可将TCP坐标系原点设定在球心位置，数据转换为当前位姿下指向球心时的位姿参数。此状态下，位于中空连杆中的电路闭合，灯带发出绿光信号方便技术人员观察。接下来的操作便与常规针尖标定法相同。重复上述内容3-5次即可完成对工业机器人TCP校准和参数标定的工作。
使用方法：
首先将固定法兰盘安装到工业机器人末端执行器法兰盘上；将高精度球体1放置在工业机器人工作范围内的一个固定位置，然后将高精度球体1导线对地短接形成零点位。
打开信号检测显示电路中的控制开关，随后，红色灯闪光三次后红色常亮表示系统自检完毕处于准备状态，这时可以操纵机器人控制器进行标定工作。当位于绝缘固定块2上的微细导体条顶端触碰到球状标定靶的球面时，工业机器人6轴轴线与高精度球体1球心处于共线状态，此时信号检测显示电路闭合，绿色灯亮提示，操作人员在控制器上完成相应记录即可。重复以上操作即可完成对工业机器人的TCP校准及标定工作。
可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，包括高精度球体(1)、绝缘固定块(2)、微细导体条(3)、安装连接装置和信号检测显示电路；
所述高精度球体(1)为导体，接入信号检测显示电路中；
所述绝缘固定块(2)上具有一平面(21)，微细导体条(3)的整体位于绝缘固定块(2)上开设的微细安装孔中，其一端凸露但不凸出于该平面(21)上，并与该平面(21)垂直，微细导体条(3)与信号检测显示电路电连接；
所述安装连接装置与绝缘固定块(2)连接，用于将绝缘固定块(2)安装于工业机器人末端执行器上，并使微细导体条(3)与工业机器人末端轴的轴线共线重合；
当信号检测显示电路检测到微细导体条(3)与高精度球体(1)电连通时，显示出人能观察到或者听到的信号。
2.如权利要求1所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述安装连接装置为固定法兰盘(5)。
3.如权利要求2所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述绝缘固定块(2)通过连杆(4)与固定法兰盘(5)连接。
4.如权利要求3所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述信号检测显示电路中设置信号灯(41)，当信号检测显示电路检测到微细导体条(3)与高精度球体(1)电连通时，信号灯(41)亮。
5.如权利要求4所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，信号灯(41)设置于连杆(4)上。
6.如权利要求1所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述高精度球体(1)通过立柱(11)安装在底座(12)上。
7.如权利要求1所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述信号检测显示电路包括单片机、晶振电路、复位电路、红色信号灯和绿色信号灯，所述微细导体条(3)与作为输入口的P1.0连接，所述高精度球体(1)接地形成零电位，P0.0作为输出口连接红色信号灯 ，P0.1作为输出口连接绿色信号灯，接通电源后，红色信号灯闪三次，完成自检，P1.0口检测到无短接，红色信号灯亮绿色信号灯灭， P1.0口检测到短接，红色信号灯灭绿色信号灯亮。
8.如权利要求1所述的用于工业机器人精度标定的辅助工具，其特征在于，所述微细导体条(3)为直径为1mm的圆柱体。
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