CN112917510A - 一种工业机器人空间位姿精度测试系统 - Google Patents

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李志海
于洪鹏
吴镇炜
吴清潇
王恒之
欧锦军
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人空间位姿精度测试系统，属于工业机器人技术领域。该测试系统包括位姿测量立方体组件、测量靶标、电源模块、视觉传感器、操作台组成；所述测量立方体组件通过螺栓固定在机器人测量区域正面；所述测量靶标用螺钉固定在位姿测量立方体表面的X型槽中，X形槽位于位姿测量立方体组件的正表面，总长度为1000mm，满足不同机器人工作空间的需求；所述电源模块通过螺钉固定在基座底部，可同时为五个测量靶标供电；所述视觉传感器固定在机器人末端，通过通讯线缆与操作台相连接。本发明的测试系统专门用于测试工业机器人空间位姿精度，使用方便、测量工作效率高、精度高、成本低廉。

Description

一种工业机器人空间位姿精度测试系统
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种工业机器人空间位姿精度测试系统。
背景技术
空间位姿精度是工业机器人最重要的性能指标之一。目前测试主要使用高精度激光跟踪仪进行测量，但激光跟踪仪成本较高、操作较复杂，测量姿态精度另需采购传感器，大多数企业并不具备采购该套设备的能力。
目前大多数的测试系统，仅测量机器人末端的空间位置精度，无法对机器人末端的空间姿态精度进行测量，不能完整评估机器人的精度指标。此外，中国专利CN 105865341A中提供了测试机器人末端姿态变化的方法和设备，但仅能测量空间中一个点的精度，而国家标准GB/T 12642-2013中规定，应对机器人最大测试立方体中的五个点进行评估。目前公开的技术中，尚未有对五个点进行测试评估的测试系统。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种工业机器人空间位姿精度测试系统，该测试系统专门用于测试工业机器人空间位姿精度。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种工业机器人空间位姿精度测试系统，包括位姿测量立方体组件、测量靶标和视觉传感器；其中：所述视觉传感器固定在工业机器人末端，所述位姿测量立方体组件放置在所述视觉传感器的测量区域内，所述位姿测量立方体组件包括X型槽，所述X型槽内安装有所述测量靶标。
所述位姿测量立方体组件包括标准测试板、X形槽和安装支架，所述X形槽开设于所述标准测试板的外表面，所述标准测试板通过螺钉固定在安装支架上，所述安装支架通过螺栓安装在工作台上；将标准测试板通过安装支架固定到工作台上后，标准测试板与水平面呈45°夹角。
所述标准测试板为边长1200mm的正方形板体；所述X形槽沿正方形板体对角线设计，X形槽中相邻两个端部的距离为1000mm，能够满足不同机器人工作空间的需求；所述X形槽的槽内每隔100mm设有刻度线，为测量靶标的安装位置提供标准尺。
该测试系统还包括电源模块，电源模块固定在所述安装支架上，能同时为所有测量靶标供电；所述X形槽内的每条刻度线的中心位置均设有中心孔，所述电源模块的电源线通过所述中心孔连接至各测量靶标上。
所述测量靶标为边长100mm的正方体，采用螺钉将测量靶标固定在所述X型槽中，根据被测机器人工作空间的不同，能够调节测量靶标在X型槽中的位置。
所述测量靶标为5个，其中1个固定在X型槽中心位置，其他4个靶标固定在X形槽中心位置的四周且到X形槽中心位置的距离相等。
所述测量靶标的内部具有激光器，外部面向机器人末端的一个表面上设置十字线槽。
所述视觉传感器通过传输线缆与终端控制器相连接，终端控制器固定在操作台上。
与现有技术相比，本发明的优点与积极效果为：
1、本发明能够精准测量GB/T 12642-2013中提出的空间位姿精度；
2、本发明能够精准模拟GB/T 12642-2013中提出的机器人测试立方体；
3、本发明结构简单，成本较低，使用方便、测量工作效率高，同时对环境要求低，使用场所广泛。
附图说明
图1为本发明空间位姿精度测试系统结构示意图；
图2为本发明空间位姿精度测试系统中的位姿测量立方体组件。
其中：1-视觉传感器，2-位姿测量立方体组件，3-测量靶标，4-电源模块，5-操作台，6-标准测试板，7-X形槽，8-安装支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
本发明提供一种工业机器人空间位姿精度测试系统，如图1所示。该测试系统包括位姿测量立方体组件2、测量靶标3、视觉传感器1和电源模块4；所述视觉传感器1固定在工业机器人末端，视觉传感器1通过传输线缆与终端控制器相连接，终端控制器固定在操作台5上。所述位姿测量立方体组件2放置在所述视觉传感器的测量区域内，所述位姿测量立方体组件包括X型槽7，所述X型槽内安装有所述测量靶标3。
所述位姿测量立方体组件包括标准测试板6、X形槽7和安装支架8，所述X形槽开设于所述标准测试板的外表面，所述标准测试板通过螺钉固定在安装支架上，所述安装支架通过螺栓安装在工作台上；电源模块固定在安装支架上，能同时为所有测量靶标供电；将标准测试板通过安装支架固定到工作台上后，标准测试板与水平面呈45°夹角。
所述标准测试板为边长1200mm的正方形板体，其作用为模拟GB/T12642-2013中所规定的机器人工作空间中最大的立方体(所述标准测试板为立方体的体对角线截面形状，所述立方体是指GB/T 12642-2013中所规定的机器人工作空间中最大的立方体)；所述X形槽沿正方形板体对角线设计，X形槽中相邻两个端部的距离为1000mm，能够满足不同机器人工作空间的需求；所述X形槽的槽内每隔100mm设有一个刻度线，为测量靶标的安装位置提供标准尺；每条刻度线的中心位置均设有直径5mm中心孔，所述电源模块的电源线通过所述中心孔连接至各测量靶标上。
所述测量靶标为边长100mm的正方体，采用螺钉将各个测量靶标固定在所述X型槽中，所述测量靶标为5个，其中1个固定在X型槽中心位置，其他4个靶标固定在X形槽中心位置的四周且到X形槽中心位置的距离相等。可以根据被测机器人工作空间的不同，调节周围四个测量靶标在X型槽中的位置。
所述测量靶标的内部具有激光器，激光器通过电源线连接电源模块，测量靶标面向机器人末端的一个表面上设置十字线槽。
利用上述测试系统进行工业机器人空间位姿精度测试，具体过程如下：
1)测试前准备：将工业机器人固定于位姿测量立方体组件2正前方，将1个测量靶标安装在标准测试板上X形槽的中心点位置，然后根据被测工业机器人最大工作空间，将另4个靶标安装在X型槽中心点周围且到X型槽中心点的距离相等；周围四个靶标的位置与工业机器人的最大工作空间相适应。打开电源模块4开关；设置完成后，则开始做相关测试；
2)工业机器人空间位姿精度：
使工业机器人法兰末端依次运动至五个测量靶标正前方，视觉传感器1分别采集五个测量点的空间位姿精度情况，完成测试；
本发明严格依据国家标准进行了测试，并提供了更具有说服力的测试数据。

Claims (8)

1.一种工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：该测试系统包括位姿测量立方体组件、测量靶标和视觉传感器；其中：所述视觉传感器固定在工业机器人末端，所述位姿测量立方体组件放置在所述视觉传感器的测量区域内，所述位姿测量立方体组件包括X型槽，所述X型槽内安装有所述测量靶标。
2.根据权利要求1所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述位姿测量立方体组件包括标准测试板、X形槽和安装支架，所述X形槽开设于所述标准测试板的外表面，所述标准测试板通过螺钉固定在安装支架上，所述安装支架通过螺栓安装在工作台上；将标准测试板通过安装支架固定到工作台上后，标准测试板与水平面呈45°夹角。
3.根据权利要求2所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述标准测试板为边长1200mm的正方形板体；所述X形槽沿正方形板体对角线设计，X形槽中相邻两个端部的距离为1000mm，能够满足不同机器人工作空间的需求；所述X形槽的槽内每隔100mm设有刻度线，为测量靶标的安装位置提供标准尺。
4.根据权利要求3所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：该测试系统还包括电源模块，电源模块固定在所述安装支架上，能同时为所有测量靶标供电；所述X形槽内的每条刻度线的中心位置均设有中心孔，所述电源模块的电源线通过所述中心孔连接至各测量靶标上。
5.根据权利要求1所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述测量靶标为边长100mm的正方体，采用螺钉将测量靶标固定在所述X型槽中，根据被测机器人工作空间的不同，能够调节测量靶标在X型槽中的位置。
6.根据权利要求5所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述测量靶标为5个，其中1个固定在X型槽中心位置，其他4个靶标固定在X形槽中心位置的四周且到X形槽中心位置的距离相等。
7.根据权利要求5所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述测量靶标的内部具有激光器，外部面向机器人末端的一个表面上设置十字线槽。
8.根据权利要求5所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述视觉传感器通过传输线缆与终端控制器相连接，终端控制器固定在操作台上。
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