CN111390968A - 一种料盘及其点位补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种料盘及其点位补偿方法，旨在解决现在的取料机器人无法对取料盘的点位进行补偿，或者存在补偿偏差，补偿不到位的不足。该发明包括步骤：校准装置通过检测校准点位置，获得所述校准点的实际坐标；得到各个校准点相对于所求点的权重；所述校准点在机器手控制器中存储有理论坐标，P点的偏差值为各个校准点的理论坐标到实际坐标形成的向量与对应的最终权重K的乘积之和；将零位到P点坐标形成的向量与步骤S9中形成的偏差值求和即为P点的实际坐标。通过计算和对校准点的检测，可以快速计算出对应的放料点的偏差，得到其实际位置，进而可以更准确的实现取料动作。

Description

一种料盘及其点位补偿方法

技术领域

本发明涉及一种机器人自动化领域，更具体地说，它涉及一种料盘及其点位补偿方法。

背景技术

多轴机器人在料盘上取料，需要得到料盘上的放料点的精准位置，在取一些夹持点比较小，容错率较高的料体时，对放料点的位置的精度要求会更加的高。为了提高生产节拍，加快生产效率，料盘的表面积越来越大以容纳更多的料体，减少来回移动料盘装料的时间。但是随着料盘的变大，公差也会逐步放大，甚至影响机械手的取料。进而，料盘自身的刚性也随之变化，在装载不同数量的料体的时候，各个取料的点位之间的距离也会变化。当料盘足够大时，其误差会影响到机械人的取料，导致出现无法取料，时不时的需要重新手工校准。亟需一种补偿方法实现对点位进行位置补偿，取得各个放料点的精准位置。

中国专利公告号CN207560471U，名称为一种单臂机器人冲压搬运装置，该申请案公开了一种单臂机器人冲压搬运装置，包括机台，机台的中部设有直线升降平台，机台位于直线升降平台的一端设有可升降的机器人搬运装置，机台位于直线升降平台的另一端设有隔离纸摆盘和将该隔离纸摆盘上的隔离纸一张一张搬运至成品摆盘上的隔离纸搬运装置，成品摆盘位于直线升降平台上，直线升降平台上还设置有具有补偿升降功能的来料盘结构。该实用新型主要是针对柔性FPC板冲压搬运。本装置底座可升降的4轴机器人，该机器人的Z轴在于底座，便于机器人在冲床的上下模组狭窄的空间中工作。机器人末端是吸盘，吸盘吸附位置增加了产品保护功能；吸盘可旋转，便于对称性产品实现二次冲压功能；底座可升降的4 轴机器人，主要用于物料的搬运。它具有无法对取料盘的点位进行补偿，导致机械人不能精准取料。

发明内容

本发明克服了现在的取料机器人无法对取料盘的点位进行补偿，或者存在补偿偏差，补偿不到位的不足，提供了一种料盘及其点位补偿方法，它能对各个取料点位进行精准计算，计算出实际点位。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种料盘，料盘上设有放料位，放料位中设有放料点，放料点放置料体。

放料位为若干放料点阵列形成。料盘的放料位为一个平面。该料盘滑动连接在导轨上，通过滑轨的导向和连接在该料盘上的驱动装置驱动，在装料和卸料位置之间往复运动。

一种料盘点位补偿方法，机器人上设有用于定位的校准装置，料盘上设有数量为n的校准点，对于需要求出实际坐标的位置的P点，包括步骤：

(S1)校准装置通过检测得到校准点位置，获得所述校准点的实际坐标为(P₁、P₂至P_n)；

(S2)将各个校准点连线，形成有Cⁿ ₂条线段，形成有L₁、L₂至

连线段；

(S3)建立所述P点的理论坐标P₀到L₁、L₂至L_Cn2的垂线段，记为D₁、D₂至DCⁿ ₂，交点为 A₁、A₂至

(S4)D₁、D₂至DCⁿ ₂中各个垂线段占D₁、D₂至DCⁿ ₂之和的比值在被1减去后求得有过渡值，所述各个垂线段对应的过渡值进行归一化，可以得到L₁、L₂至LCⁿ ₂连线段的第一权重K1；

(S5)A₁、A₂至

在L₁、L₂至

的连线段上，将对应的L₁、L₂至

分成了第一线段和第二线段；

(S6)所述第一线段除以对应的连线段的长度的比值被1减去后为对应的校准点的第二权重 K2；

(S7)所述第一权重K1和第二权重K2之积为第三权重K3；

(S8)每个校准点与其他校准点形成的连线数量为n-1，形成有n-1的第三权重K3，各个校准点的n-1个第三权重K3之和为该校准点的最终权重K；

(S9)所述校准点在机器手控制器中存储有理论坐标为(P₁’、P₂’至P_n’)，P点的偏差值为各个校准点的理论坐标到实际坐标形成的向量与对应的最终权重K的乘积之和；

(S10)将零位到P点坐标形成的向量与步骤S9中形成的偏差值求和即为P点的实际坐标。

该方法是通过将各个校准点位在设计时的理论值与在使用时的位置之间的变化，来推断需要得到的点位的实际位置。具体的，是通过需要检测的P点和各个检测点之间的距离来改变加权值，来更精确的得到P点的位置。将各个校准点连线在一起，形成L线段，再将理论P点和L线段形成的D垂线段，交点为A，由于有C_n ²个线条，也有对应数量的点。采用各个校准点相对需要检测点的偏移量之和乘以一个系数即为该点的偏移量，该值与该点的位置之和就是对应的所求点的实际坐标位置。具体的加权方式是所求点的理论坐标到L线段的垂线段长度之和作为分母，对应线段垂线段D作为分子，得到的一个比1小的值，该值在被 1减去后得到的过渡值，每个垂线段对应有一个数，对这些数进行归一化，可以得到对应的得到的一个第一权重K1，该第一权重对于各个都有对应D的L线段都具有，所求点距离附近的L线段越近，其垂线段长度也越小，通过这个方式求得的过渡值越大，比重更大。各个校准点到A的长度占对应的线段之比与1的差值为第二权重K2(校准点到垂点A的长度越小，所求点与该校准点偏移的距离也会更接近，因此设置更大的权重)，二者相乘就形成了第三权重K3，由于每个校准点均和其他所有的校准点连线，那么对应的，每个校准点也就有了n-1个权重K3，将这些系数求和就得到了最终的权重K3。若是这些线段的权重为向量，其相加之和与校准点的理论和实际的偏差形成的向量是同向的，因此可以作为系数直接相乘。各个方向的校准点偏移形成的向量乘以权重就可以得到对应的P点的偏差向量。P点与零点形成的向量与该偏差向量之和就可以得到P点的实际值。对于其他各点，由于已知各校准点位置，因此可以略过校准过程，通过各点的理论值直接计算，得到对应的实际坐标。

作为优选，所述校准装置为激光检测器，校准点上设有特征点。特征点是易为检测器捕捉的特征点，例如反光系数与料盘其他位置不同。确定特征点是通过三点定位法定位实现的。通过移动机器人的手臂，移动激光检测器，在三点位置进行检测，实现对校准点的精准定位。

作为优选，n的数量大于或等于3。在步骤S10中，需要对校准点的各个权重求和，至少需要除所求点外两个点相加才能形成向量。

所述机器人为工业六轴机器人。机器人的多轴方向移动和转动实现了对工件的定位和姿态的调整。

作为优选，所述校准点围绕放料位设置。保证各个放料点和附近的校准点的距离大致相同。减少偏差值，提高精度。

作为优选，机器人中设有控制器，控制器中存储有放料位中各个放置料体的点位的理论坐标；控制器中存储有各个校准点的理论坐标。机器人记录有各个放料点和校准点的理论坐标。再通过测量和计算得到对应的放料点的实际坐标。

作为优选，所述校准点设置在放料位中心位置。中心位置的校准点附近具有更多的放料点，这些放料点的位置计算更精确。更靠近校准点的放料点受到该校准点的权重更大，计算出的实际值更靠近真实坐标。

作为优选，放料位呈矩形，校准点设置在靠近料盘角点位置。该位置设置方式是为了更精准的测量校准点，避免放料点位置影响了校准装置的判断。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过计算和对校准点的检测，可以快速计算出对应的放料点的偏差，得到其实际位置，进而可以更准确的实现取料动作。对于放料点在两个校准点连线之间的情况，直接计算各个校准点到计算点位置的长度除以这些线条的长度之和的方式就会受到来自不在这个线条上的其余各校准点的误差，导致计算出的点位偏离实际点位，不能很好的拟合，通过该计算方法就可以涵盖这种情况，进而将校准点设置到放料点之间。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明的校准点和所求点位的示意图；

图中：放料位1、机器人2、放料点3、料盘4、校准点5。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：

一种料盘4，如图1所示，料盘上设有放料位1，放料位中设有放料点3，放料点3放置料体。

放料位1为若干放料点3阵列形成。料盘4的放料位1为一个平面。该料盘4滑动连接在导轨上，通过滑轨的导向和连接在该料盘上的驱动装置驱动，在装料和卸料位置之间往复运动。

一种料盘点位补偿方法，机器人2上设有用于定位的校准装置，料盘4上设有数量为 n的校准点5，对于需要求出实际坐标的位置的P点，包括步骤：

(S1)校准装置通过检测得到校准点5位置，获得所述校准点5的实际坐标为(P₁、P₂至P_n)； (S2)将各个校准点5连线，形成有Cⁿ ₂条线段，形成有L₁、L₂至

连线段；

(S3)建立所述P点的理论坐标P₀到L₁、L₂至L_Cn2的垂线段，记为D₁、D₂至

交点为 A₁、A₂至

(S4)D₁、D₂至DCⁿ ₂中各个垂线段占D₁、D₂至

之和的比值在被1减去后求得有过渡值，所述各个垂线段对应的过渡值进行归一化，可以得到L₁、L₂至

连线段的第一权重K1；

(S5)A₁、A₂至A_Cn2在L₁、L₂至

的连线段上，将对应的L₁、L₂至

分成了第一线段和第二线段；

(S6)所述第一线段除以对应的连线段的长度的比值被1减去后为对应的校准点5的第二权重 K2；

(S7)所述第一权重K1和第二权重K2之积为第三权重K3；

(S8)每个校准点5与其他校准点5形成的连线数量为n-1，形成有n-1的第三权重K3，各个校准点5的n-1个第三权重K3之和为该校准点5的最终权重K；

(S9)所述校准点5在机器手2控制器中存储有理论坐标为(P₁’、P₂’至P_n’)，P点的偏差值为各个校准点5的理论坐标到实际坐标之间形成的向量与对应的最终权重K的乘积之和；(S10)将零位到P点坐标形成的向量与步骤S9中形成的偏差值求和即为P点的实际坐标。

该方法是通过将各个校准点5位在设计时的理论值与在使用时的位置之间的变化，来推断需要得到的点位的实际位置。具体的，是通过需要检测的P点和各个检测点之间的距离来改变加权值，来更精确的得到P点的位置。将各个校准点5连线在一起，形成L线段，再将理论P点和L线段形成的D垂线段，交点为A，由于有C_n ²个线条，也有对应数量的点。采用各个校准点5相对需要检测点的偏移量之和乘以一个系数即为该点的偏移量，该值与该点的位置之和就是对应的所求点的实际坐标位置。具体的加权方式是所求点的理论坐标到L线段的长度之和作为分母，对应线段垂线段D作为分子，通过将求得的值被1减去后得到的过渡值，对应各个线段L对应的过渡值，通过将其归一化，使得各个值相加之和为1，由此得到的一个第一权重K1，该第一权重对于各个都有对应D的L线段都具有。各个校准点到A 的长度占对应的线段之比与1的差值为第二权重K2，二者相乘就形成了第三权重K3，由于每个校准点均和其他所有的校准点连线，那么对应的，每个校准点也就有了n-1个权重K3，将这些系数求和就得到了最终的权重K3。K1和K2与1求差的意义在于，使得更靠近所求点的校准点的理论与实际的坐标差值具有更大的权重，能更多的影响到所求点的坐标。若是这些线段的权重为向量，其相加之和与校准点5的理论和实际的偏差形成的向量是同向的，因此可以作为系数直接相乘。各个方向的校准点5偏移形成的向量乘以权重就可以得到对应的P点的偏差向量。P点与零点形成的向量与该偏差向量之和就可以得到P点的实际值。对于其他各点，由于已知各校准点5位置，因此可以略过校准过程，通过各点的理论值直接计算，得到对应的实际坐标。

所述校准装置为激光检测器，校准点上设有特征点。特征点是易为检测器捕捉的特征点，例如反光系数与料盘其他位置不同。确定特征点是通过三点定位法定位实现的。通过移动机器人2的手臂，移动激光检测器，在三点位置进行检测，实现对校准点的精准定位。

n的数量大于或等于3。在步骤S10中，需要对校准点的各个权重求和，至少需要除所求点外两个点相加才能形成向量。具体的，本实施例中，n的数量为4，L的数量为6。

所述机器人为工业六轴机器人2。机器人2的多轴方向移动和转动实现了对工件的定位和姿态的调整。机器人2中电连接控制器，控制器中存储有放料位中各个放置料体的点位的理论坐标；控制器中存储有各个校准点的理论坐标。机器人2记录有各个放料点和校准点 5的理论坐标。再通过测量和计算得到对应的放料点的实际坐标。所述校准点围绕放料位设置。保证各个放料点和附近的校准点的距离大致相同。减少偏差值，提高精度。如图2所示，放料位1呈矩形，校准点5设置在靠近料盘4角点位置。该位置设置方式是为了更精准的测量校准点5，避免放料点3位置影响了校准装置的判断。

实施例2：

实施例2与实施例1的不同之处在于校准点在料盘上的位置：

校准点5设置在放料位1中心位置。中心位置的校准点5附近具有更多的放料点3，这些放料点3的位置计算更精确。更靠近校准点5的放料点3受到该校准点5的权重更大，计算出的实际值更靠近真实坐标。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种料盘，其特征是，料盘上设有放料位，放料位中设有放料点，放料点放置料体。

2.一种料盘点位补偿方法，机器人上设有用于定位的校准装置，其特征是，如权利要求1所述的料盘上设有数量为n的校准点，对于需要求出实际坐标的位置的P点，包括步骤：

(S1)校准装置通过检测得到校准点位置，获得所述校准点的实际坐标为(P₁、P₂至P_n)；

(S2)将各个校准点连线，形成有Cn2条线段，形成有L₁、L₂至

连线段；

(S3)建立所述P点的理论坐标P0到L1、L2至L Cn2的垂线段，记为D1、D2至

交点为A1、A2至

(S4)D1、D2至

中各个垂线段占D1、D2至D_Cn ²之和的比值在被1减去后求得有过渡值，所述各个垂线段对应的过渡值进行归一化，可以得到L1、L2至

连线段的第一权重K1；

(S5)A1、A2至

在L1、L2至

的连线段上，将对应的L1、L2至

分成了第一线段和第二线段；

(S6)所述第一线段除以对应的连线段的长度的比值被1减去后为对应的校准点的第二权重K2；

(S7)所述第一权重K1和第二权重K2之积为第三权重K3；

(S8)每个校准点与其他校准点形成的连线数量为n-1，形成有n-1的第三权重K3，各个校准点的n-1个第三权重K3之和为该校准点的最终权重K；

(S9)所述校准点在机器手控制器中存储有理论坐标为(P₁’、P₂’至P_n’)，P点的偏差值为各个校准点的理论坐标到实际坐标之间形成的向量与对应的最终权重K的乘积之和；

(S10)将零位到P点坐标形成的向量与步骤S9中形成的偏差值求和即为P点的实际坐标。

3.根据权利要求2所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，所述校准装置为激光检测器，校准点上设有特征点。

4.根据权利要求2所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，n的数量大于或等于3。

5.根据权利要求2所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，所述机器人为工业六轴机器人。

6.根据权利要求2所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，所述校准点围绕放料位设置。

7.根据权利要求2或5所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，机器人中设有控制器，控制器中存储有放料位中各个放置料体的点位的理论坐标；控制器中存储有各个校准点的理论坐标。

8.根据权利要求2或6所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，所述校准点设置在放料位中心位置。

9.根据权利要求8所述的一种料盘点位补偿方法，其特征是，放料位呈矩形，校准点设置在靠近料盘角点位置。

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