CN114734480A - 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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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

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。该测试系统包括测试仪和测试靶标，所述测试仪包括外壳、工业相机和激光器，工业相机和激光器安装于外壳内，两套激光器平行固定，所述工业相机与激光器呈一定角度，用于工业机器人空间坐标采集。所述测试靶标包括测试底座、十字光标、发光器组成，所述发光器安装于测试底座内部，所述十字光标固定在测试底座表面。所述测试靶标可以固定在机器人末端，与固定在测试台架上面的测试仪形成一套测试系统，或将两者替换，测试靶标固定在测试台架上面，测试仪固定在机器人末端，均可以实现工业机器人空间位姿精度测试需求。

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。目前采用的视觉测量系统，可以实现高效率、低成本的测试机器人空间位姿精度，在测试中需要在机器人末端或固定测试工位安装测试仪及测试靶标，组合一套工业机器人空间位姿精度测试系统。目前公开的专利中，尚未有对测试仪、测试靶标的原理、设计、安装方式等信息。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足之处，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，包括测试仪及测试靶标，其中：所述测试仪包括外壳、工业相机和激光器，所述工业相机安装于外壳内，所述激光器共两套，安装于外壳内，两套激光器保持平行布置方式，所述工业相机轴向与激光器轴向呈一定角度布置方式，用于工业机器人空间坐标采集；所述测试靶标包括测试底座、十字光标和发光器，所述发光器安装于测试底座内部，所述十字光标设置于测试底座表面。
该测试系统的测试仪及测试靶标共两种测试布置方式，一种布置方式是将测试靶标固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动，工业机器人位姿精度测试仪固定在测试台架末端，两者形成一套测试系统；另一种布置方式是测试靶标固定在测试台架末端，工业机器人位姿精度测试仪固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动，两者形成一套测试系统。
该测试系统的两套激光器均固定在激光器固定板上。
所述工业相机轴向与激光器轴向呈30-60°角度布置。
所述工业机器人空间位姿精度测试靶标原理如下：
利用十字光标定义靶标坐标系，相机坐标系作为视觉测量坐标系。两条线结构光照射靶标平面，基于三角测量原理，获得两条结构光的三维空间坐标，进一步拟合出靶标的空间平面。同时，在图像上提取十字图案作为靶标坐标系的空间特征。计算视觉测量坐标系与靶标坐标系之间的位置和姿态变换关系，获得两者之间的六维位姿。
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、本发明结构简单，使用方便、测量工作效率高、重量轻、安装方式适用于各种测试场景、成本低廉。
附图说明
图1为本发明空间位姿精度测试仪结构示意图；
图2为本发明空间位姿精度测试靶标结构示意图。
其中：1-测试仪壳体，2-工业相机，3-激光器固定板，4-激光器Ⅰ，5-激光器Ⅱ，6-靶标底座，7-发光器，8-十字光标。
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，包括测试仪和测试靶标，其结构如图1所示。所述测试仪包括测试仪壳体1、工业相机2、激光器Ⅰ4、激光器Ⅱ5、激光器固定板3；其中：所述工业相机2、激光器Ⅰ4、激光器Ⅱ5、激光器固定板3均固定于测试仪壳体1内，所述激光器Ⅰ4与激光器Ⅱ5由激光器固定板3进行固定，且保持平行布置方式，所述工业相机2与激光器Ⅰ4、激光器Ⅱ5呈一定角度(30-60°)布置固定，此种布置方式用于工业机器人末端姿态测量。所述测试靶标包括靶标底座6、发光器7、十字光标8；其中：所述发光器7安装在测试底座6内部，十字光标8安装于靶标底座6上。
所述工业机器人空间位姿精度测试系统原理如下：利用十字光标8定义靶标坐标系，相机坐标系作为视觉测量坐标系。两条线结构光(激光器Ⅰ4与激光器Ⅱ5)照射靶标平面，基于三角测量原理，获得两条结构光的三维空间坐标，进一步拟合出靶标的空间平面。同时，在图像上提取十字图案作为靶标坐标系的空间特征。计算视觉测量坐标系与靶标坐标系之间的位置和姿态变换关系，获得两者之间的六维位姿。
利用上述测试仪与测试靶标可以进行工业机器人空间位姿精度测试，具体测试布置方式如下：
1)测试靶标固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动；工业机器人位姿精度测试仪固定在测试台架末端，两者形成一套测试系统。
2)测试靶标固定在测试台架末端；工业机器人位姿精度测试仪固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动，两者形成一套测试系统。

Claims (4)

1.一种工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：该测试系统包括测试仪及测试靶标，其中：所述测试仪包括外壳、工业相机和激光器，所述工业相机安装于外壳内，所述激光器共两套，安装于外壳内，两套激光器保持平行布置方式，所述工业相机轴向与激光器轴向呈一定角度布置方式，用于工业机器人空间坐标采集；所述测试靶标包括测试底座、十字光标和发光器，所述发光器安装于测试底座内部，所述十字光标设置于测试底座表面。
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：该测试系统的测试仪及测试靶标共两种测试布置方式，一种布置方式是将测试靶标固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动，工业机器人位姿精度测试仪固定在测试台架末端，两者形成一套测试系统；另一种布置方式是测试靶标固定在测试台架末端，工业机器人位姿精度测试仪固定在机器人末端，随工业机器人的运动而移动，两者形成一套测试系统。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：该测试系统的两套激光器均固定在激光器固定板上。
4.根据权利要求1或2所述的工业机器人空间位姿精度测试系统，其特征在于：所述工业相机轴向与激光器轴向呈30-60°角度布置。
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