CN111633687A - 一种工业机器人末端抖动参数检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业机器人末端抖动参数检测系统及方法，检测系统包括2台上位机、激光跟踪仪及其控制器、工业机器人电气控制柜、数据采集系统、设在工业机器人本体末端和各个关节处的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器，设在工业机器人本体末端的机械跟踪控制探测器，通过64通道数据采集系统和激光跟踪仪6维测量并将两者的测量结果进行比对及互相标定，能够精确测量工业机器人末端的抖动加速度、速度和位移值，测量过程高效智能，测量结构精确，为后期对机器人开展降抖减振的改进设计工作提供了强有力的支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业机器人末端抖动参数检测系统及方法。
背景技术
工业机器人的末端绝对定位精度和轨迹运行精度是衡量工业机器人自身性能的一项重要指标。但是工业机器人由于呈现为悬臂式结构，因而整体刚性弱。伺服电机频繁正反转并变化转速，导致机器人产生过冲和滞后。另外，机器人关节还存在谐波减速器等柔性传动零件。以上多种原因导致机器人在轨迹运行和终点定位时极易发生末端抖动现象，甚至整机都可能发生抖动。严重影响工业机器人的工作性能。
使用多通道数据采集系统和加速度传感器进行采集机器人末端加速度信号并通过界面显示进行分析，这种方法单纯只能获取机器人末端和少数部位的抖动加速度，通过对加速度积分算得的速度是不准确的，通过对加速度进行二次积分算得的位移值更加不准确。而获取准确的末端抖动速度和抖动位移幅值，对机器人抖动分析有着极为重要的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有工业机器人末端抖动参数值检测方法得出的检测结果不准确的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种工业机器人末端抖动参数检测系统，其特征在于：包括上位机一、激光跟踪仪及其控制器、工业机器人电气控制柜、数据采集系统、上位机二、设在工业机器人本体末端和各个关节处的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器，设在工业机器人本体末端的机械跟踪控制探测器，所述工业机器人电气控制柜与工业机器人本体连接用于控制工业机器人本体运行抖动测试典型程序；所述激光跟踪仪及其控制器与机械跟踪控制探测器连接，用于采集工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角；所述上位机二通过数据采集系统与三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器连接，用于采集工业机器人本体末端和各个关节处的三向加速度值、三向振动速度值和三向位移值；所述上位机一与激光跟踪仪及其控制器通信连接用于接收激光跟踪仪及其控制器采得的工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值并计算出位移值，并与数据采集系统及其上位机二采得的位移值进行比对及互相标定，最终完成测量。
本发明的另外一个技术方案是提供了一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将工业机器人本体安装在减震平台上；
步骤二：在工业机器人本体末端设置机械跟踪控制探测器；
步骤三：将机械跟踪控制探测器连接到激光跟踪仪及其控制器；
步骤四：分别建立激光跟踪仪及其控制器与上位机一、数据采集系统与上位机二的通信连接；
步骤五：在工业机器人本体的末端和各个关节处设置三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器；
步骤六：将步骤五中的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器连接到数据采集系统。
步骤七：编制工业机器人抖动测试典型程序；
步骤八：开启数据采集系统和激光跟踪仪及其控制器，同时通过工业机器人电气控制柜控制工业机器人本体运行抖动测试典型程序；
步骤九：通过数据采集系统及其上位机二采集工业机器人本体末端和各个关节处的三向加速度值、三向振动速度值和三向位移值；通过激光跟踪仪及其控制器采集工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角，直到工业机器人本体运行完抖动测试典型程序；
步骤十：上位机一通过激光跟踪仪及其控制器所采得的工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值计算出位移值，并与数据采集系统及其上位机二采得的工业机器人本体末端位移值进行比对及互相标定，最终完成测量。
优选地，所述步骤十中，用激光跟踪仪及其控制器测得的末端实时X、Y、Z坐标值和数据采集系统测得的末端实时X、Y、Z坐标值进行作差，得出差异值，将差异值补偿到工业机器人本体各个关节处的三向位移值，最终获取工业机器人本体末端和各关节的准确的抖动加速度、抖动速度和抖动位移值。
优选地，所述步骤三中使用数据线将机械跟踪控制探测器连接到激光跟踪仪及其控制器。
优选地，所述步骤四中通过无线通信建立激光跟踪仪及其控制器与上位机一的通信连接。
优选地，所述步骤六中通过数据线将步骤五中的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器连接到数据采集系统。
优选地，所述激光跟踪仪及其控制器采用Leica激光跟踪仪及控制器，机械跟踪控制探测器采用T-Mac设备，T-Mac设备通过转接板设在工业机器人本体末端。
优选地，所述数据采集系统采用64通道数据采集仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过数据采集系统结合安装在工业机器人末端和各个关节处的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器采集工业机器人末端点的实时三向加速度、三向振动速度、三向位移值，通过激光跟踪仪及其控制器采集工业机器人末端点的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角，进行6维测量，将激光跟踪仪及其控制器测得的末端实时X、Y、Z坐标值和数据采集系统测得的末端实时X、Y、Z坐标值进行进行比对及互相标定，精确测量工业机器人末端的抖动加速度、速度和位移值，测量过程高效智能，测量结构精确，为后期对机器人开展降抖减振的改进设计工作提供了强有力的支撑。
附图说明
图1为本发明一种工业机器人末端抖动参数检测系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本发明一种工业机器人末端抖动参数检测系统，包括上位机一6、激光跟踪仪及其控制器1、机械跟踪控制探测器2、工业机器人电气控制柜4、数据采集系统5、上位机二10、三向加速度传感器7、三向振动速度传感器8和三向位移传感器9，机械跟踪控制探测器2安装在工业机器人本体3末端，三向加速度传感器7、三向振动速度传感器8和三向位移传感器9安装在工业机器人本体3末端和各个关节处，工业机器人电气控制柜4与工业机器人本体3连接用于控制工业机器人本体3运行抖动测试典型程序；激光跟踪仪及其控制器1与机械跟踪控制探测器2连接，用于采集工业机器人本体3末端的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角；上位机二10通过数据采集系统5与三向加速度传感器7、三向振动速度传感器8和三向位移传感器9连接，用于采集工业机器人本体3末端和各个关节处的三向加速度值、三向振动速度值和三向位移值；上位机一6与激光跟踪仪及其控制器1通过无线通信连接，用于接收激光跟踪仪及其控制器1采得的工业机器人本体3末端的实时X、Y、Z坐标值并计算出位移值，并与数据采集系统5及其上位机二10采得的位移值进行比对及互相标定，最终完成测量。
本发明还提供了一种工业机器人末端抖动参数检测系统的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，下面以ABB工业机器人例进行说明，激光跟踪仪及其控制器1采用Leica激光跟踪仪及Leica激光跟踪仪控制器，机械跟踪控制探测器2采用T-Mac设备，三向加速度传感器7采用PCB三向加速度传感器、三向振动速度传感器8采用桥康公司的三向振动速度传感器，三向位移传感器9采用Inelta三向位移传感器，数据采集系统选用64通道数据采集仪，包括如下步骤，
步骤一：将工业机器人本体安装在稳固的减震平台上；
步骤二：接着将Leica激光跟踪仪及其控制器安放于ABB工业机器人正前方3米左右的位置，然后在ABB工业机器人末端安装转接板和T-Mac设备；
步骤三：使用数据线将T-Mac连接到Leica激光跟踪仪及其控制器；
步骤四：通过无线通信，将Leica激光跟踪仪及其控制器连接到上位机一；
步骤五：使用胶水，分别在ABB工业机器人末端、一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节处安装PCB三向加速度传感器、桥康公司的三向振动速度传感器和Inelta三向位移传感器；
步骤六：然后通过数据线将上述所有传感器连接到64通道数据采集仪，将64通道数据采集仪连接到上位机二，最终完成平台搭建；
步骤七：编制ABB工业机器人抖动测试程序，涵盖焊接、激光切割、搬运、码垛等典型应用，每一行执行程序下需要增加等待2秒的停顿程序，方便后期的数据识别与处理；
步骤八：分别在2台上位机软件上点击开始，开启64通道数据采集仪和Leica激光跟踪仪及其控制器，工业机器人电气控制柜控制ABB工业机器人开始运行抖动测试程序，上位机一通过无线通信发送采集指令到Leica激光跟踪仪及其控制器，上位机二通过有线通信发送采集指令到64通道数据采集仪；
步骤九：Leica激光跟踪仪及其控制器开始连续采集工业机器人末端点的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角，同时64通道数据采集仪开始连续采集ABB工业机器人末端点、一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节处的三向加速度、三向振动速度和三向位移值，直到ABB工业机器人完整运行抖动测试程序；
步骤十：当Leica激光跟踪仪及其控制器和64通道数据采集仪完成采点后，上位机一用激光跟踪仪及其控制器测得的末端实时X、Y、Z坐标值和64通道数据采集仪测得的末端实时X、Y、Z坐标值进行作差，得出差异值，将差异值补偿到一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节处的三向位移值，最终获取了ABB工业机器人末端点和各关节的准确的抖动加速度、抖动速度和抖动位移值。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种工业机器人末端抖动参数检测系统，其特征在于：包括上位机一(6)、激光跟踪仪及其控制器(1)、工业机器人电气控制柜(4)、数据采集系统(5)、上位机二(10)、设在工业机器人本体(3)末端和各个关节处的三向加速度传感器(7)、三向振动速度传感器(8)和三向位移传感器(9)，设在工业机器人本体(3)末端的机械跟踪控制探测器(2)，所述工业机器人电气控制柜(4)与工业机器人本体(3)连接用于控制工业机器人本体(3)运行抖动测试典型程序；所述激光跟踪仪及其控制器(1)与机械跟踪控制探测器(2)连接，用于采集工业机器人本体(3)末端的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角；所述上位机二(10)通过数据采集系统(5)与三向加速度传感器(7)、三向振动速度传感器(8)和三向位移传感器(9)连接，用于采集工业机器人本体(3)末端和各个关节处的三向加速度值、三向振动速度值和三向位移值；所述上位机一(6)与激光跟踪仪及其控制器(1)通信连接用于接收激光跟踪仪及其控制器(1)采得的工业机器人本体(3)末端的实时X、Y、Z坐标值并计算出位移值，并与数据采集系统(5)及其上位机二(10)采得的位移值进行比对及互相标定，最终完成测量。
2.应用如权利要求1所述的一种工业机器人末端抖动参数检测系统的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将工业机器人本体安装在减震平台上；
步骤二：在工业机器人本体末端设置机械跟踪控制探测器；
步骤三：将机械跟踪控制探测器连接到激光跟踪仪及其控制器；
步骤四：分别建立激光跟踪仪及其控制器与上位机一、数据采集系统与上位机二的通信连接；
步骤五：在工业机器人本体的末端和各个关节处设置三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器；
步骤六：将步骤五中的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器连接到数据采集系统。
步骤七：编制工业机器人抖动测试典型程序；
步骤八：开启数据采集系统和激光跟踪仪及其控制器，同时通过工业机器人电气控制柜控制工业机器人本体运行抖动测试典型程序；
步骤九：通过数据采集系统及其上位机二采集工业机器人本体末端和各个关节处的三向加速度值、三向振动速度值和三向位移值；通过激光跟踪仪及其控制器采集工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值和Rx、Ry、Rz姿态角，直到工业机器人本体运行完抖动测试典型程序；
步骤十：上位机一通过激光跟踪仪及其控制器所采得的工业机器人本体末端的实时X、Y、Z坐标值计算出位移值，并与数据采集系统及其上位机二采得的工业机器人本体末端位移值进行比对及互相标定，最终完成测量。
3.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述步骤十中，用激光跟踪仪及其控制器测得的末端实时X、Y、Z坐标值和数据采集系统测得的末端实时X、Y、Z坐标值进行作差，得出差异值，将差异值补偿到工业机器人本体各个关节处的三向位移值，最终获取工业机器人本体末端和各关节的准确的抖动加速度、抖动速度和抖动位移值。
4.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述步骤三中使用数据线将机械跟踪控制探测器连接到激光跟踪仪及其控制器。
5.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述步骤四中通过无线通信建立激光跟踪仪及其控制器与上位机一的通信连接。
6.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述步骤六中通过数据线将步骤五中的三向加速度传感器、三向振动速度传感器和三向位移传感器连接到数据采集系统。
7.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述激光跟踪仪及其控制器采用Leica激光跟踪仪及控制器，机械跟踪控制探测器采用T-Mac设备，T-Mac设备通过转接板设在工业机器人本体末端。
8.如权利要求2所述的一种工业机器人末端抖动参数检测方法，其特征在于：所述数据采集系统采用64通道数据采集仪。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200908 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |