CN111707207A - 高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统及方法 - Google Patents

高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，包括检测架、编程器，机器人、控制器、位移检测传感器，数据记录仪；所述编程器，用于输入编程数据以获得机器人的运动路径；所述控制器，用于控制机器人沿着运动路径运动；所述数据记录仪，和位移检测传感器通讯连接，用于采样位移检测传感器对被检测件的检测值并记录成数据波形图。本发明，利用机器人同一运动路径重复性高度一致的特性，通过数据记录仪采集触发信息形成波形图，波形图上的波动位置即为测量点，根据波形图查找、确定测量点，完全脱离了机器人坐标系使用、定位、查找与机器系统相关信息相联操作，测量点找寻容易，不易出错，一次性完成所有测量点的检测，实现快速检测。

Description

高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统及方法
技术领域
本发明涉及工件曲面变形量、吻合度及尺寸公差检测领域，尤其涉及高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统及方法。
背景技术
工业制造产品，一般都需要进行质量检测，质量合格者才能投入市场使用。
对于曲面类产品，例如汽车玻璃（天窗、挡风、侧窗）、车身钣金等，曲面变形量、吻合度及尺寸公差检测显得非常重要。传统的检测方式，一般都是通过人工检测，每一处检测位置都需要对检测工件进行严格的定位、找寻，存在着测量点找寻困难，容易出错，且测量效率低下等问题。
发明内容
为此，本发明提供高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统及方法 。
高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，包括检测架、编程器，具有三坐标系的机器人、控制器、位移检测传感器，数据记录仪；
所述编程器，用于输入编程数据以获得机器人的运动路径；
所述位移检测传感器，设置于机器人上，可随机器人运动而运动，用于检测所述传感器与所置于检测架上的被检测件之间的Z轴方向位移；
所述控制器，和机器人通讯连接，用于控制机器人沿着运动路径运动；
所述数据记录仪，和位移检测传感器通讯连接，用于采样位移检测传感器对被检测件的检测值并记录成数据波形图，其中，被检测件包括定位样件、标准样件以及正常检测件，数据波形图包括定位样件检测数据波形图、标准样件检测数据波形图、正常检测件检测数据波形图，定位样件检测数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息。
本系统中，起始标定检测点指的是，被检测件上首个能够被位移检测传感器检测的到的检测点在安置标记工具后对该检测点的定义，测量点标记检测点指的是被检测件上需要测量的检测点上安置标记工具后对这些需要测量的检测点的定义， 本系统，利用机器人同一运动路径（所有运行参数一致）重复性高度一致的特性，通过数据记录仪采集触发信息形成波形图，波形图上的波动（即上升沿）位置即为测量点，一方面，根据波形图查找、确定测量点，完全脱离了机器人坐标系使用、定位、查找与机器系统相关信息相联操作，测量点找寻容易，不易出错，另一方面，一次性完成所有测量点的检测，实现快速检测。
优选的，所述控制器包括控制电脑。
优选的，所述位移检测传感器包括激光位移检测传感器。
优选的，所述检测架上设置有定位件，用于将被检测件固定住。被检测件在装夹到检测架上后，通过定位件的作用，保持较好的装夹稳定性，被检测件上测量点的定位更加精准。
一种电子检具快速测量方法，适用于上述高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，包括如下步骤：
S1:运动路径编程步骤：为机器人编程以获得一运动路径；
S2:检测与数据波形记录步骤：包括对定位样件的检测与数据波形记录步骤，对标准样件的检测与数据波形记录步骤，以及对正常检测件的检测与数据波形记录步骤，对定位样件、标准样件以及正常检测件的检测均基于相同的机器人运动路径，且通过数据记录仪记录形成定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图、正常检测件测量数据波形图，其中，定位样件测量数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息。
S3:检测值比对步骤：将正常检测件测量数据波形图上触发点的检测值与标准样件测量数据波形图上对应触发点的检测值进行对比。
通过将正常检测件测量数据波形图上触发点的检测值与标准样件测量数据波形图上对应触发点的检测值进行对比，方便、快速、准确实现曲面变形量、吻合度及尺寸公差等检测。
进一步地，对定位样件的检测与数据波形记录步骤包括：定位样件装夹在检测架上后，在定位样件上对应于运动路径的起始点以及所有测量点安置起始点标记工具以及测量点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成定位样件检测数据波形图。
进一步地，对标准样件的检测与数据波形记录步骤包括：标准样件装夹在检测架上后，在标准样件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成标准样件检测数据波形图。
进一步地，对正常检测件的检测与数据波形记录步骤包括：正常检测件装夹在检测架上后，在正常检测件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成正常检测件检测数据波形图。
进一步地，检测值的对比方法为：将定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的起始标定检测点对齐同步，然后将定位样件测量数据波形图中的测量点标记检测点对齐同步到标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中，然后，将标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的测量点标记检测点所对应的对齐标记线上两个数值行比。在比对时，通过利用对齐标记线的方式，找寻各测量点的标准检测值与实际检测值并进行对比，可进一步方便、快速、准确实现曲面变形量、吻合度及尺寸公差等检测。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1：利用机器人同一运动路径（所有运行参数一致）重复性高度一致的特性，通过数据记录仪采集触发信息形成波形图，波形图上的波动（即上升沿）位置即为测量点，一方面，根据波形图查找、确定测量点，完全脱离了机器人坐标系使用、定位、查找与机器系统相关信息相联操作，测量点找寻容易，不易出错，另一方面，一次性完成所有测量点的检测，实现快速检测；
2：通过将正常检测件测量数据波形图上触发点的检测值与标准样件测量数据波形图上对应触发点的检测值进行对比，并在波形图上利用对齐标记线的方式，找寻各测量点的标准检测值与实际检测值并进行对比，方便、快速、准确实现曲面变形量、吻合度及尺寸公差等检测。
附图说明
图1为数据记录仪所记录的各波形图。
具体实施方式
实施例：高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，适用于曲面类产品例如汽车玻璃（天窗、挡风、侧窗）、车身钣金等的曲面变形量、吻合度及尺寸公差检的检测， 包括检测架、编程器，具有三坐标系的机器人、控制器、位移检测传感器，数据记录仪；
所述编程器，用于输入编程数据以获得机器人的运动路径；
所述位移检测传感器，设置于机器人上，可随机器人运动而运动，用于检测所述传感器与所置于检测架上的被检测件之间的Z轴方向位移，位移检测传感器可采用激光位移检测传感器，检测精度高；
所述控制器，和机器人通讯连接，用于控制机器人沿着运动路径运动，所述控制器可采用控制电脑；
所述数据记录仪，和位移检测传感器通讯连接，用于采样位移检测传感器对被检测件的检测值并记录成数据波形图，其中，被检测件包括定位样件、标准样件以及正常检测件，定位样件可以但不限于采用与标准样件相同的工件，如图1所示，数据波形图包括定位样件检测数据波形图、标准样件检测数据波形图、正常检测件检测数据波形图，定位样件检测数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息。
本系统中，起始标定检测点指的是，被检测件上首个能够被位移检测传感器检测的到的检测点在安置标记工具后对该检测点的定义，测量点标记检测点指的是被检测件上需要测量的检测点上安置标记工具后对这些需要测量的检测点的定义，（标记工具相当于触发器，触发原理：标记工具是2mm左右厚度的检测块，当位移检测传感器在运动路径扫描经过时记录数值会有一个突变升高即上升沿，上升沿为触发时机，标记工具作用是触发被检测件测量点在机器人运动时间轴上的标记记录点，即用机器人运动时间轴上的对应点来标记检测点也称之触发测量数据记录点），本系统，利用机器人同一运动路径（所有运行参数一致）重复性高度一致的特性，通过数据记录仪采集触发信息形成波形图，波形图上的波动（即上升沿）位置即为测量点，一方面，根据波形图查找、确定测量点，完全脱离了机器人坐标系使用、定位、查找与机器系统相关信息相联操作，测量点找寻容易，不易出错，另一方面，一次性完成所有测量点的检测，实现快速检测。
所述检测架上设置有定位件，用于将被检测件固定住，其可采用定位块配合锁定螺钉将被检测件固定住，通过定位件的作用，保持较好的装夹稳定性，被检测件上测量点的定位更加精准。
一种电子检具快速测量方法，适用于上述高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，包括如下步骤：
S1:运动路径编程步骤：为机器人编程以获得一运动路径；
S2:检测与数据波形记录步骤：包括对定位样件的检测与数据波形记录步骤，对标准样件的检测与数据波形记录步骤，以及对正常检测件的检测与数据波形记录步骤，对定位样件、标准样件以及正常检测件的检测均基于相同的机器人运动路径，且通过数据记录仪记录形成定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图、正常检测件测量数据波形图，参考图1所示，其中，定位样件测量数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息。具体地，对定位样件的检测与数据波形记录步骤包括：定位样件装夹在检测架上后，在定位样件上对应于运动路径的起始点以及所有测量点安置起始点标记工具以及测量点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成定位样件检测数据波形图。对标准样件的检测与数据波形记录步骤包括：标准样件装夹在检测架上后，在标准样件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成标准样件检测数据波形图。对正常检测件的检测与数据波形记录步骤包括：正常检测件装夹在检测架上后，在正常检测件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成正常检测件检测数据波形图。
S3:检测值比对步骤：将正常检测件测量数据波形图上触发点的检测值与标准样件测量数据波形图上对应触发点的检测值进行对比。
进一步地，检测值比对步骤中，检测值的对比方法为：将定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的起始标定检测点对齐同步，然后将定位样件测量数据波形图中的测量点标记检测点对齐同步到标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中，然后，将标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的测量点标记检测点所对应的对齐标记线上两个数值行比。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，包括检测架、编程器，具有三坐标系的机器人、控制器、位移检测传感器，数据记录仪；
所述编程器，用于输入编程数据以获得机器人的运动路径；
所述位移检测传感器，设置于机器人上，可随机器人运动而运动，用于检测所述传感器与所置于检测架上的被检测件之间的Z轴方向位移；
所述控制器，和机器人通讯连接，用于控制机器人沿着运动路径运动；
所述数据记录仪，和位移检测传感器通讯连接，用于采样位移检测传感器对被检测件的检测值并记录成数据波形图，其中，被检测件包括定位样件、标准样件以及正常检测件，数据波形图包括定位样件检测数据波形图、标准样件检测数据波形图、正常检测件检测数据波形图，定位样件检测数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息。
2.根据权利要求1所述的高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，所述控制器包括控制电脑。
3.根据权利要求1所述的高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，所述位移检测传感器包括激光位移检测传感器。
4.根据权利要求1所述的高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，所述检测架上设置有定位件，用于将被检测件固定住。
5.一种电子检具快速测量方法，适用于如权利要求1-4任一所述的高精度机器人三坐标电子检具快速测量系统，其特征在于，包括如下步骤：
运动路径编程步骤：为机器人编程以获得一运动路径；
检测与数据波形记录步骤：包括对定位样件的检测与数据波形记录步骤，对标准样件的检测与数据波形记录步骤，以及对正常检测件的检测与数据波形记录步骤，对定位样件、标准样件以及正常检测件的检测均基于相同的机器人运动路径，且通过数据记录仪记录形成定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图、正常检测件测量数据波形图，其中，定位样件测量数据波形图包含起始标定检测点以及所有测量点标记检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息，标准样件测量数据波形图以及正常检测件测量数据波形图均仅包含起始标定检测点在机器人运动时间轴上标记记录信息；
检测值比对步骤：将正常检测件测量数据波形图上触发点的检测值与标准样件测量数据波形图上对应触发点的检测值进行对比。
6.根据权利要求5所述的电子检具快速测量方法，其特征在于，对定位样件的检测与数据波形记录步骤包括：定位样件装夹在检测架上后，在定位样件上对应于运动路径的起始点以及所有测量点安置起始点标记工具以及测量点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成定位样件检测数据波形图。
7.根据权利要求5所述的电子检具快速测量方法，其特征在于，对标准样件的检测与数据波形记录步骤包括：标准样件装夹在检测架上后，在标准样件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成标准样件检测数据波形图。
8.根据权利要求5所述的电子检具快速测量方法，其特征在于，对正常检测件的检测与数据波形记录步骤包括：正常检测件装夹在检测架上后，在正常检测件上对应于运动路径的起始点安置起始点标记工具，控制器控制机器人沿着运动路径运动，数据记录仪采样位移检测传感器的检测值并记录成正常检测件检测数据波形图。
9.根据权利要求5所述的电子检具快速测量方法，其特征在于，检测值的对比方法为：将定位样件测量数据波形图、标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的起始标定检测点对齐同步，然后将定位样件测量数据波形图中的测量点标记检测点对齐同步到标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中，然后，将标准样件测量数据波形图及正常检测件测量数据波形图中的测量点标记检测点所对应的对齐标记线上两个数值行比。
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