CN112792846A - 一种空间多点定位精度检测设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间多点机械臂定位精度检测设备与方法、所述设备具有设备底板，第一直线滑台，第二直线滑台，检测装置，检测工装组成，所述第一直线滑台与设备底板固定在一起，所述第二直线滑台与第一直线滑台垂直并固定于第一直线滑台的滑座上，所述检测装置底座固定于第二直线滑台的滑座上。所述检测工装固定于机械臂末端轴上的法兰上。所述机械臂从空间不同位置，不同轨迹，不同方向运动到同一个目标点，停止后，根据三个表的读数的差值可以测试出机械臂在三个方向上的定位精度进而得出机械臂的合成定位精度，通过不断变换空间检测点可以得出机械臂在空间不同位置处的定位精度，进而对机械臂的定位精度进行全面而科学的评估。

Description

一种空间多点定位精度检测设备与方法

技术领域

本发明属于机械臂精度检测领域，具体地，涉及一种空间多点机械臂定位精度检测设备及方法。

背景技术

在现代工业领域，以及人们的日常生活中，机械设备、机械臂的应用普及化，且适用范围已经由工业转向人们的日常生活，它可代替人从事繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，一方面是大量的机械臂需求，一方面对大多数从事机械臂研发制造的中小厂家而言，机械臂的制造的水平不高，精度不高且检测水平有限。

机械臂的定位精度作位机械臂的一项极其重要的参数，对其准确的测量是评估一款产品是否合格的重要指标之一。

目前测量机械臂的定位精度的检测设备主要有激光干涉仪以及三坐标测量仪，其中激光干涉仪价格高昂，中小型企业难以负担。三坐标测量仪在精度测量过程中操作繁琐，需要较好动作协调性，价格也略贵。

发明内容

发明目的：鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空间多点机械臂定位精度检测设备，用于解决现有技术中机械臂定位精度检测设备价格过高等问题。

技术方案：本发明提供了一种空间多点机械臂定位精度检测设备及方法，所述一种空间多点机械臂定位精度检测设备包括底板、第一直线滑台、第二直线滑台、检测装置、检测工装。所述第一直线滑台包括第一直线滑轨与第一滑块。所述第一滑块与第一滑轨相连接并能沿第一滑轨滑动。所述第二直线滑台包括第二直线滑轨与第二滑块。所述第二滑块与第二滑轨相连接并能沿第一滑轨滑动。采用这种方式可以轻松移动检测装置，到空间不同的位置，同时能计算出较为精确的移动距离；

进一步的，所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，所述检测装置包括检测装置底座，升降杆，第一检测表，检测表安装座，第二检测表，第三检测表。所述检测装置底座固定于第二直线滑台中的第二滑块上，所述升降杆连接于检测装置底座，垂直于第二滑块并能相对于检测装置底座上的安装孔360°转动以及上下移动，所述检测表安装座固定于升降杆的上端，所述第一检测表，第二检测表，第三检测表的中心轴线两两相互垂直并固定于检测表安装座上。所述的第一检测表，第二检测表，第三检测表为千分表或百分表，可以自动读数并记录，也可人为读数并记录；采用这种方式可以灵活调整检测表的表头垂直对准检测工装的检测面。

进一步的，所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，所述的检测工装与机械臂的末端法兰连接在一起，所述的检测工装设置于上述机械臂的待测位置，以供机械臂多次执行预设的定位指令时，以不同的轨迹，不同的方向，定位到该位置，且机械臂下端面与第一测量表的表头接触，上述4个平面中的前端平面与第二测量表的表头接触，上述4个平面中的右端平面与第三测量表的表头接触。采用这种结构方式使得检测表的表头可以先通过斜面自然过渡到平面，从而使得机械臂可以从不同的初始点，不同的轨迹以及不同的方向定位到检测位置时相应的检测面依然能相应的检测表的表头接触同时又不损伤检测表，三个检测面垂直于表头能直观检测出相应方向上定位精度的数值。

进一步的，所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，所述检测工装整体呈锥体结构，下端面为平面，连接上述下端面的是一个锥面，与上述锥面相连有4个斜面，与上述4个斜面分别相连的为4个平面，且上述4个平面中相邻的两个平面两两相互垂直。

进一步的，所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，所述的检测装置中包括第一检测表，第二检测表，第三检测表可以为减少至三者的任意一个或者任意两个检测表的组合，相应的定位精度的检测结果即变化为的检测表对应的方向上定位精度。采用这种方式可以直观检测出机械臂单轴的定位精度，使机械臂定位精度分析更加便捷。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明还提供了一种空间多点机械臂定位精度检测方法，应用如上任一项所述的机械臂定位精度检测设备对所述机械臂进行定位精度检测。

进一步的，一种空间多点机械臂定位精度检测方法，测量开始前，令所述机械臂根据所述的预设的定位指令运动到所述的待测位置，然后调整所述的第一直线滑台、第二直线滑台，检测装置使得第一检测表，第二检测表，第三检测表的检测头垂直于所述的检测工装的下端面以及所述的4个平面中的任意两个平面，然后锁死第一直线滑台上的第一滑块、第二直线滑台上的第二滑块，检测装置中的升降杆，让其均处于不可动的状态；

进一步的，一种空间多点机械臂定位精度检测方法，所述机械臂执行所述的预设的定位指令时，令机械臂带着检测工装以预设的多个不同的初始位置，运动到所述的待测位置，以使所述的第一检测表，第二检测表以及第三检测表的检测头与所述检测工装相应的平面相互作用，而做压缩动作。

进一步的，一种空间多点机械臂定位精度检测方法，只设置第一检测表时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第一检测表的读数，并根据读数得到第一检测表对应方向上的精度；只设置第二检测表时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第二检测表的读数，并根据读数得到第二检测表对应方向上的精度；只设置第三检测表时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第三检测表的读数，并根据读数得到第三检测表对应方向上的精度；之后将三个方向上得出的定位精度进行矢量组合即可得到机械臂的在该点处的定位精度。

进一步的，一种空间多点机械臂定位精度检测方法，在所述机械臂的工作内取若干点设置为所述待检测位置，通过调整所述的第一直线滑台、第二直线滑台，检测装置，使得在对应点处第一检测表，第二检测表，第三检测表的检测头垂直于所述的检测工装的下端面以及所述的4个平面中的任意两个平面，然后锁死第一直线滑台上的第一滑块、第二直线滑台上的第二滑块，检测装置中的升降杆，让其均处于不可动的状态，然后重新编辑所述机械臂预设的初始点以及运动轨迹，重复上述的定位精度检测方法即可得到工作空间内相应若干点处机械臂的定位精度以及定位精度的在工作空间内的分布状况；利用上述空间多点定位精度检测的方法，突破了以往简单装置只能从一个初始点，单方向到达待检测位置，再测量机械臂定位精度的方式，不能有效的检测机械传动过程中由于传动间隙造成的定位偏差，采用本发明的精度检测设备及方法可以从多个初始点，多条轨迹，多个方向，检测机械臂工作空间内多点的定位精度，简单且高效地解决以上问题。

附图说明

图1为本发明所述一种空间多点机械臂定位精度检测设备的机构示意图；

图中：底板1、第二直线滑台2、第二直线滑轨21、第二滑块22、检测装置3、检测装置底座31、升降杆32、第一检测表33、检测表安装座34、第二检测表35、第三检测表37、检测工装4、机械臂5、第一直线滑台6、第一滑块61、第一直线滑轨62。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示的一种空间多点机械臂定位精度检测设备包括底板1、第一直线滑台6、第二直线滑台2、检测装置3、检测工装4。所述底板1水平设置，所述第一直线滑台6通过螺栓固定在底板上，所述第一直线滑台6包括第一直线滑轨62与第一滑块61。所述第一滑块61与第一滑轨62相连接并能沿第一滑轨62滑动。所述第二直线滑台2包括第二直线滑轨21与第二滑块22。所述第二滑块22与第二滑轨21相连接并能沿第一滑轨21滑动。优选的，第一直线滑台6与第二直线滑台2为手动滚珠丝杠滑台，所述第一直线滑轨62与第二直线滑轨21垂直设置，所述第二直线滑轨21通过螺栓与第一滑块61固接在一起。所述检测装置3包括检测装置底座31、升降杆32、第一检测表33、检测表安装座34、第二检测表35、第三检测表37。所述检测装置底座31通过螺栓固定于第二直线滑台2中的第二滑块22上，所述升降杆32连接于检测装置底座31，垂直于第二滑块22并能相对于检测装置底座31上的安装孔360°转动以及上下移动，优选的升降杆32下端是圆柱形结构，且与检测装置底座31是通过抱紧方式连接。所述检测表安装座34通过螺栓固定于升降杆32的上端，所述第一检测表33，第二检测表35，第三检测表37的中心轴线两两相互垂直并固定于检测表安装座34上。优选的，三个检测表的中心轴线汇交于一点。调整第一滑块61，第二滑块22，上下移动升降杆32以及旋转升降杆32可以灵活改变三个检测表在空间的位置以及姿态以适应不同的待检测位。

本发明为了检测精度更高以及数据收集更方便，所述的第一检测表33，第二检测表35，第三检测表37为千分表或百分表，优选的，所述检测表均为数显千分表，可以自动读数并记录，并能上传到计算机进行处理，然后经过数据处理后即可计算出机械臂的定位精度。

为了测量机械臂工作空间内某一点的定位精度，所述的检测工装4设置于上述机械臂的待测位置，以供机械臂多次执行预设的定位指令时，以不同的轨迹，不同的方向，定位到该位置。所述检测工装4整体呈锥体结构，下端面为平面，连接上述下端面的是一个锥面，与上述锥面相连有4个斜面，与上述4个斜面分别相连的为4个平面，且上述4个平面中相邻的两个平面两两相互垂直。优选的，所述检测工装4下端面为圆形平面，与圆形平面相连的是圆锥面，与圆锥面相连的是4个完全一样的斜面，与4个斜面相连的是4个完全一样的4个平面，且这4个平面围成一个4棱柱，四棱柱的截面是一个正方形。检测工装4的下端面与第一测量表33的表头接触，上述4个平面中的前端平面与第二测量表35的表头接触，上述4个平面中的右端平面与第三测量表37的表头接触。所述的检测装置3中包括第一检测表33，第二检测表35，第三检测表37可以为减少至三者的任意一个或者任意两个检测表的组合，相应的定位精度的检测结果即变化为的检测表对应的方向上定位精度，优选的，检测装置包含以上所述的3个测量表，可以同时测试出三个方向上的定位精度。

本发明的具体应用为，首先令所述机械臂5根据所述的预设的定位指令运动到所述的待测位置，然后手动调整所述的第一直线滑台6、第二直线滑台2，检测装置3使得第一检测表33，第二检测表35，第三检测表37的检测头垂直于所述的检测工装4的下端面，前端面与右端面。然后锁死第一直线滑台6上的第一滑块61、第二直线滑台2上的第二滑块22，检测装置3中的升降杆32，让其均处于不可动的状态。优选的，令机械臂带着检测工装先竖直向上运动一段距离，远离检测装置3，然后记录下该位置，然后让所述机械臂带着检测工装，分别从不同的预设初始位置先运动到所述的记录位置，然后再从所述的记录位置向下运动到所述的待测位置，以使所述的第一检测表33，第二检测表35以及第三检测表37的检测头与所述检测工装4相应的平面相互作用，而做压缩动作，多次记录三个表的读数，然后经过电脑的计算处理即可得到该点处机械臂的定位精度。

为了全面了解机械臂在其工作空间内定位精度的分布状况，在机械臂的工作内取若干点设置为所述待检测位置，通过调整所述的第一直线滑台6、第二直线滑台2，检测装置3，使得在对应点处第一检测表33，第二检测表35，第三检测表37的检测头垂直于所述的检测工装4的下端面以及所述的4个平面中的任意两个平面，优选的，两个平面为前端面与右端面，然后锁死第一直线滑台6上的第一滑块61、第二直线滑台2上的第二滑块22，检测装置3中的升降杆32，让其均处于不可动的状态，然后重新编辑所述机械臂预设的初始点以及运动轨迹，重复上述的定位精度检测方法即可得到工作空间内相应若干点处机械臂的定位精度以及定位精度的在工作空间内的分布状况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于：包括底板(1)、第一直线滑台(6)、第二直线滑台(2)、检测装置(3)、检测工装(4)。所述第一直线滑台(6)包括第一直线滑轨(62)与第一滑块(61)。所述第一滑块(61)与第一滑轨(62)相连接并能沿第一滑轨(62)滑动。所述第二直线滑台(2)包括第二直线滑轨(21)与第二滑块(22)。所述第二滑块(22)与第二滑轨(21)相连接并能沿第一滑轨(21)滑动。

2.根据权利要求1所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于检测装置(3)包括检测装置底座(31)，升降杆(32)，第一检测表(33)，检测表安装座(34)，第二检测表(35)，第三检测表(37)。所述检测装置底座(31)固定于第二直线滑台(2)中的第二滑块(22)，所述升降杆(32)连接于检测装置底座，垂直于第二滑块(22)并能相对于检测装置底座(31)上的安装孔360°转动以及上下移动，所述检测表安装座(34)固定于升降杆(32)的上端，所述第一检测表(33)，第二检测表(35)，第三检测表(37)的中心轴线两两相互垂直并固定于检测表安装座(34)上。

3.根据权利要求1所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于，所述的第一检测表(33)，第二检测表(35)，第三检测表(37)为千分表或百分表，可以自动读数并记录，也可人为读数并记录。

4.根据权利要求1所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于，所述的检测工装(4)与机械臂的末端法兰连接在一起，所述的检测工装(4)设置于上述机械臂的待测位置，以供机械臂多次执行预设的定位指令时，以不同的轨迹，不同的方向，定位到该位置，且机械臂下端面与第一测量表(33)的表头接触，上述4个平面中的前端平面与第二测量表(35)的表头接触，上述4个平面中的右端平面与第三测量表(37)的表头接触。

5.根据权利要求1所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于，所述检测工装(4)整体呈锥体结构，下端面为平面，连接上述下端面的是一个锥面，与上述锥面相连有4个斜面，与上述4个斜面分别相连的为4个平面，且上述4个平面中相邻的两个平面两两相互垂直。

6.根据权利要求2所述的一种空间多点机械臂定位精度检测设备，其特征在于，所述的检测装置(3)中包括第一检测表(33)，第二检测表(35)，第三检测表(37)可以为减少至三者的任意一个或者任意两个检测表的组合，相应的定位精度的检测结果即变化为的检测表对应的方向上定位精度。

7.一种空间多点机械臂定位精度检测方法，其特征在于，测量开始前，令所述机械臂(5)根据所述的预设的定位指令运动到所述的待测位置，然后调整所述的第一直线滑台(6)、第二直线滑台(2)，检测装置(3)使得第一检测表(33)，第二检测表(35)，第三检测表(37)的检测头垂直于所述的检测工装(4)的下端面以及所述的4个平面中的任意两个平面，然后锁死第一直线滑台(6)上的第一滑块(61)、第二直线滑台(2)上的第二滑块(22)，检测装置(3)中的升降杆(32)，让其均处于不可动的状态。

8.根据权利要求7所述的一种空间多点机械臂定位精度检测方法，其特征在于，所述机械臂执行所述的预设的定位指令时，令机械臂带着检测工装(4)以预设的多个不同的初始位置，运动到所述的待测位置，以使所述的第一检测表(33)，第二检测表(35)以及第三检测表(37)的检测头与所述检测工装(4)相应的平面相互作用，而做压缩动作。

9.根据权利要求7所述的一种空间多点机械臂定位精度检测方法，其特征在于，只设置第一检测表(33)时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第一检测表(33)的读数，并根据读数得到第一检测表(33)对应方向上的精度；只设置第二检测表(35)时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第二检测表(35)的读数，并根据读数得到第二检测表(35)对应方向上的精度；只设置第三检测表(37)时，令机械臂多次从预设的不同位置运动到所述的待测位置，只获取第三检测表(37)的读数，并根据读数得到第三检测表(37)对应方向上的精度；之后将三个方向上得出的定位精度进行矢量组合即可得到机械臂的在该点处的定位精度。

10.根据权利要求7所述的一种空间多点机械臂定位精度检测方法，其特征在于，在机械臂的工作内取若干点设置为所述待检测位置，通过调整所述的第一直线滑台(6)、第二直线滑台(2)，检测装置(3)，使得在对应点处第一检测表(33)，第二检测表(35)，第三检测表(37)的检测头垂直于所述的检测工装(4)的下端面以及所述的4个平面中的任意两个平面，然后锁死第一直线滑台(6)上的第一滑块(61)、第二直线滑台(2)上的第二滑块(22)，检测装置(3)中的升降杆(32)，让其均处于不可动的状态，然后重新编辑所述机械臂预设的初始点以及运动轨迹，重复上述的定位精度检测方法即可得到工作空间内相应若干点处机械臂的定位精度以及定位精度的在工作空间内的分布状况。

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