CN111380467A - 一种激光位移传感器自校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光位移传感器自校准方法，克服了现有技术激光校准精度低效率低的问题，通过给激光感应器定义理论工具坐标，机器人握持激光位移传感器移动记录数据，根据所述数据调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系；移动机器人使激光读数为0并记录感应器坐标，旋转变换姿态记录读数；计算理论坐标和实际坐标偏差，根据偏差计算实际坐标；重复变换姿态直至误差值达到精度。本发明基于工业六轴机器人的激光工具自校准技术，通过安装在机器人上的激光位移传感器对感应器的照射和移动，推算出精准的激光工具坐标，实现了高精度，高效率，和自动化校准的效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光校准领域，尤其是涉及一种推算精准、精度高且效率高的激光位移传感器自校准方法。
背景技术
随着科学技术日新月异的发展，激光在多个领域都有着至关重要的用途，那么就提出来激光自动校准这一精度需求很高的技术，激光校准技术对工艺精度要求十分高，但由于各种环境或外界因素导致激光校准的精度有待提高。例如传统的校准一般通过测量、三点法或者直接使用模型理论值，其精度取决于人眼和公差，激光位移传感器与感应器之间的校准效果不好，所以效率低下，且精度较低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的激光位移传感器的自校准精度低和自校准效率低的问题，提供一种激光位移传感器自校准方法，这种方法通过激光位移传感器对感应器的照射和移动推算出精准的激光工具坐标，精准度高、效率高且工业化易于实现。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光位移传感器自校准方法，包括以下步骤：
S1：给激光感应器定义理论工具坐标；
S2：机器人握持激光位移传感器移动记录数据，根据所述数据调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系；
S3：移动机器人使激光读数为0并记录感应器坐标，旋转变换姿态记录读数和新的感应器坐标；
S4：计算激光感应器理论坐标和实际坐标偏差，根据偏差计算实际坐标；
S5：重复S3和S4，变换姿态直至误差值达到精度；
基于工业机器人，安装在机器人上的激光位移传感器对感应器照射移动，工业化和自动化能力强，效率高且不会出现人眼和公差带来的偏差，激光位移传感器对感应器照射移动，通过算法推算出精准的激光工具坐标，这种算法根据偏差量计算出实际工具坐标，具有精准度高效率高的优点。
作为优选，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：以激光读数为0的位置作为准确定理论工具坐标原点；
S12：以激光方向为z轴定义理论工具坐标。工具坐标可以是理论工具坐标，通过安装在机器人上的激光位移传感器对感应器的照射和移动，在工具坐标的基础上推算出精准具体的激光传感器工具坐标。
作为优选，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21：机器人握持激光位移传感器沿基坐标x轴移动5mm；
S22：机器人握持激光位移传感器沿基坐标y轴移动5mm；
S23：机器人记录移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标；
S24：根据移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系。机器人握持激光位移传感器对感应器进行照射并移动，感应器感应坐标与机器人的基坐标相关联得出具体的方向关系和大小关系便于后续自校准的数据进行转换。
作为优选，所述步骤S24的算法具体包括以下步骤：
S241：机器人照射在激光感应器的点记作Po，感应器反馈的点位记作P点，x，y，加上激光读数z构成P（x，y，z）；
S242：机器人沿x轴移动5mm，记作Px点，连接Po和 Px作向量Vx；
S243：机器人沿y轴移动5mm，记作Py点，连接Po和Py作向量Vy；
S244：计算Px到Po的距离，记作D1，5/D1 即为每毫米对应感应器坐标的距离。
作为优选，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：沿基坐标z轴移动机器人使激光读数为0，记录该机器人点位和激光感应器坐标；
S32：绕理论工具坐标原点旋转变换姿态，记录当前状态的激光读数和感应器读数。将激光位移传感器的激光读数与感应器感应读数相关联，使二者数据具有大小方向转化关系。
作为优选，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41：调用大正算法计算理论坐标和实际坐标偏差的距离和方向；
S42：根据偏差算出实际工具坐标。
作为优选，所述步骤S4的大正算法具体包括以下步骤：
S411：机器人照射Po点，记录该状态下机器人法兰坐标R1；
S412：机器人绕理论工具坐标同一点调整定位旋转姿态画圆，根据感应器反馈点和Po的比较，算出x、y、z的偏移量；
S413：机器人移动回Po，记录此时法兰坐标R2；
S414：算出R1、R2法兰点位朝向的交点，即为激光位移传感器的工具坐标。将机器人尽量重复变换姿态并重新计算工具坐标将误差不断地缩小，即可达到远超人工校准的高精度激光位移传感器工具坐标，精度高且易于实现。
因此，本发明具有如下有益效果：
1.激光位移传感器对感应器照射移动，通过算法推算出精准的激光工具坐标，这种算法根据偏差量计算出实际工具坐标，具有精准度高效率高的优点；
2. 基于工业六轴机器人，安装在机器人上的激光位移传感器对感应器照射移动，工业化和自动化能力强，效率高且不会出现人眼和公差带来的偏差。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的机器人的结构示意图。
图中：1、机器人本体 2、激光位移传感器 3、感应器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例：
本实施例一种激光位移传感器自校准方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1：给激光感应器定义理论工具坐标；
步骤S1具体包括以下步骤：
S11：以激光读数为0的位置作为准确定理论工具坐标原点；
S12：以激光方向为z轴定义理论工具坐标。
步骤S2：机器人握持激光位移传感器移动记录数据，根据所述数据调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系；
步骤S2具体包括以下步骤：
S21：机器人握持激光位移传感器沿基坐标x轴移动5mm；
S22：机器人握持激光位移传感器沿基坐标y轴移动5mm；
S23：机器人记录移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标；
S24：根据移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系。
步骤S24具体包括以下步骤：
S241：机器人照射在激光感应器的点记作Po，感应器反馈的点位记作P点，x，y，加上激光读数z构成P（x，y，z）；
S242：机器人沿x轴移动5mm，记作Px点，连接Po和 Px作向量Vx；
S243：机器人沿y轴移动5mm，记作Py点，连接Po和Py作向量Vy；
S244：计算Px到Po的距离，记作D1，5/D1 即为每毫米对应感应器坐标的距离。
步骤S3：移动机器人使激光读数为0并记录感应器坐标，旋转变换姿态记录读数和新的感应器坐标；
步骤S3具体包括以下步骤：
S31：沿基坐标z轴移动机器人使激光读数为0，记录该机器人点位和激光感应器坐标；
S32：绕理论工具坐标原点旋转变换姿态，记录当前状态的激光读数和感应器读数。
步骤S4：计算激光感应器理论坐标和实际坐标偏差，根据偏差计算实际坐标；
步骤S4具体包括以下步骤：
S41：调用大正算法计算理论坐标和实际坐标偏差的距离和方向；
S42：根据偏差算出实际工具坐标。
步骤S41具体包括以下步骤：
S411：机器人照射Po点，记录该状态下机器人法兰坐标R1；
S412：机器人绕理论工具坐标同一点调整定位旋转姿态画圆，根据感应器反馈点和Po的比较，算出x、y、z的偏移量；
S413：机器人移动回Po，记录此时法兰坐标R2；
S414：算出R1、R2法兰点位朝向的交点，即为激光位移传感器的工具坐标。
S5：重复S3和S4，变换姿态直至误差值达到精度。
其中，机器人，如图2所示，包括机器人本体1、激光位移传感器2和感应器3，机器人本体1为工业六轴机器人，机器人本体1上可拆卸的固定有激光位移传感器2，激光位移传感器2下方设置有感应器3，激光位移传感器2激光方向向下照射激光在感应器3上。
本发明工作原理如下：基于工业六轴机器人，安装在机器人上的激光位移传感器对感应器照射移动，激光位移传感器对感应器照射移动，通过大正算法推算出得出理论坐标和实际坐标偏差，通过偏差的偏移量使用多点法计算精准的激光工具坐标，这种算法根据偏差量计算出实际工具坐标，具有精准度高效率高的优点，防止了传统的人眼和公差带来的精确度低和效率低下的问题，将精确度大大提高，且这种激光位移传感器自校准方法易于实现工业化程度高，实际应用十分广泛。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：给激光感应器定义理论工具坐标；
S2：机器人握持激光位移传感器移动记录数据，根据所述数据调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系；
S3：移动机器人使激光读数为0并记录感应器坐标，旋转变换姿态记录读数和新的感应器坐标；
S4：计算激光感应器理论坐标和实际坐标偏差，根据偏差计算实际坐标；
S5：重复S3和S4，变换姿态直至误差值达到精度。
2.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：以激光读数为0的位置作为准确定理论工具坐标原点；
S12：以激光方向为z轴定义理论工具坐标。
3.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21：机器人握持激光位移传感器沿基坐标x轴移动5mm；
S22：机器人握持激光位移传感器沿基坐标y轴移动5mm；
S23：机器人记录移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标；
S24：根据移动后点位、姿态、激光读数和感应器感应坐标调用算法计算感应器和机器人基坐标的方向关系和大小关系。
4.根据权利要求3所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S204的算法具体包括以下步骤：
S241：机器人照射在激光感应器的点记作Po，感应器反馈的点位记作P点，x，y，加上激光读数z构成P（x，y，z）；
S242：机器人沿x轴移动5mm，记作Px点，连接Po和 Px作向量Vx；
S243：机器人沿y轴移动5mm，记作Py点，连接Po和Py作向量Vy；
S244：计算Px到Po的距离，记作D1，5/D1 即为每毫米对应感应器坐标的距离。
5.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：沿基坐标z轴移动机器人使激光读数为0，记录该机器人点位和激光感应器坐标；
S32：绕理论工具坐标原点旋转变换姿态，记录当前状态的激光读数和感应器读数。
6.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41：调用大正算法计算理论坐标和实际坐标偏差的距离和方向；
S42：根据偏差算出实际工具坐标。
7.根据权利要求6所述的一种激光位移传感器自校准方法，其特征在于，所述步骤S4的大正算法具体包括以下步骤：
S411：机器人照射Po点，记录该状态下机器人法兰坐标R1；
S412：机器人绕理论工具坐标同一点调整定位旋转姿态画圆，根据感应器反馈点和Po的比较，算出x、y、z的偏移量；
S413：机器人移动回Po，记录此时法兰坐标R2；
S414：算出R1、R2法兰点位朝向的交点，即为激光位移传感器的工具坐标。
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