CN115781270A - 一种光学元件位姿校正系统及装配校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学元件位姿校正系统及装配校正方法，其中校正系统包括计算控制模块、机器人、位于接驳工位的光学元件和位于装配工位的元件夹持框，机器人包括机械臂控制器和机械臂，机械臂末端设置有吸附夹具，该吸附夹具的工作面边缘设置有非接触式测距组件；装配工位处设置有接触式距离标定装置，该距离标定装置用于标定装配工位下光学元件和元件夹持框的位置，以及测量状态下生成其自身的位置信息；计算控制模块用于存储相关位置信息和距离信息，在预设程序下向机械臂控制器发出控制指令，控制所述机械臂的运动。装配校正方法包括人工标定和系统的自动位姿校正。本方法较为简洁，但位姿校正精度高、可靠性高。

Description

一种光学元件位姿校正系统及装配校正方法

技术领域

本发明属于光学系统装配技术领域，具体涉及一种光学元件位姿校正系统及装配校正方法。

背景技术

大型复杂精密系统对元器件的装配精度要求极高。例如，在某大型光学系统中，需要将大口径光学元件按照一定的要求装配至元件夹持机械框中，元件相对于夹持框位置精度要求达到0.1mm，角度精度要求达到0.01°。在高功率固体激光装置建设中，所使用的光学元件口径大，质量重，数量多，传统人工装配方式精度和效率都较低。随着工业自动化技术的发展，采用工业机器人自动装配方式有望解决上述存在的问题，但如何实现装配过程中光学元件位姿自动校正就显得尤为重要。专利文献CN107957626A公开了一种面向光学镜片的六自由度并联自动调偏系统及方法，基于中心偏的测量结果和六自由度并联结构实现镜片的自动调偏，其中自动调偏系统主要由镜筒调整模块、中心偏测量模块和自动调偏模块组成。这种方法主要以光学镜片的光学中心安装精确度作为位姿调节的参考标准。但这种方法不适用于矩形光学元件，此外还需要对光学元件的容纳部即镜筒进行位置调节。专利文献CN114055444A公开了一种基于机器视觉的机器人及其控制方法和控制装置标定方法，具有较高的智能化水平，但对于精确度较高且易损伤的工件，其位姿控制的可靠性不能满足要求。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一在于提供一种光学元件位姿校正系统。

其技术方案如下：

一种光学元件位姿校正系统，其关键在于，包括计算控制模块、机器人、位于接驳工位的光学元件和位于装配工位的元件夹持框；

所述机器人包括机械臂控制器和机械臂，所述机械臂末端设置有吸附夹具，该吸附夹具的工作面与所述光学元件的待吸附面相匹配，该吸附夹具的工作面边缘设置有非接触式测距组件；

所述装配工位处设置有接触式距离标定装置，该距离标定装置用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框的距离，或装配过程中其初始基准位置到所述光学元件安装侧壁的距离，以及测量状态下生成其自身的位置信息；

所述计算控制模块用于存储装配过程中所述机械臂末端的位置信息、测距组件测得的距离信息、距离标定装置测得的距离信息及其自身的位置信息，在预设程序下向所述机械臂控制器发出控制指令，所述机械臂控制器用于接收所述控制指令并控制所述机械臂的运动。

作为优选，上述测距组件包括三个超声传感器，其中一个所述超声传感器位于另外两个所述超声传感器之间且三者不共线，所述超声传感器的探头朝向所述吸附夹具的工作面正前方。

作为优选，上述距离标定装置包括三个长度计，分别为第一长度计、第二长度计和第三长度计，所述长度计由长度计运动机构带动移动，其中第一长度计和第二长度计用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框的第一框条方向上的距离，第三长度计用于测量其初始基准位置到第二框条方向上的距离，所述第二框条与所述第一框条相垂直；

所述长度计运动机构的位置信息即为所述距离标定装置的位置信息。

作为优选，上述计算控制模块还存储有预先定义的机器人基座坐标系、以所述接驳工位为基准的元件接驳工位坐标系和以装配工位为基准的装配工位坐标系，以及三个坐标系之间的位置坐标转换关系；

所述机器人基座坐标系的x轴、y轴分别建立在与所述吸附夹具的工作面相平行的竖向平面内，x轴沿水平方向，y轴沿着竖直方向，所述机器人基座坐标系的z轴建立在与所述工作面相垂直的方向；

所述元件接驳工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述光学元件的相邻两边缘方向，其z轴与所述光学元件的待吸附面相垂直；

所述装配工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述元件夹持框的第一框条和第二框条方向，其z轴与所述元件夹持框相垂直。

本发明目的之二在于提供一种光学元件装配位姿校正方法。

其技术方案如下：

一种基于上述位姿校正系统的装配校正方法，其关键在于该过程为：

S1，首先在人工操控模式下，进行装配过程中特征位置和特征距离的标定，并将上述标定的位置信息和距离信息存储于所述计算控制模块；

其中所述特征位置包括：分别在所述吸附夹具运动至待吸附位置、所述光学元件送至预安装位置、所述光学元件送至设计安装位置时所述机械臂末端的位置，以及根据所述元件夹持框标定的所述距离标定装置的第一位置和所述光学元件位于预安装位置时根据所述光学元件标定的所述距离标定装置的第二位置；

所述特征距离包括：位于中间的所述超声传感器分别与两端的两个所述超声传感器之间的间距T1、T2，以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3；

S2，校正装配：将所述光学元件置于接驳工位，将所述元件夹持框置于所述装配工位；控制所述长度计运动机构运动至其第一位置并用所述距离标定装置对所述元件夹持框进行位置测量，读取所述长度计的第一次读数；所述计算控制模块控制所述机械臂按照设定的程序运动至所述待吸附位置，并根据所述超声传感器的读数以及间距T1、T2自动进行第一次位姿修正；然后吸附所述光学元件，再运动至所述预安装位置，控制所述长度计运动机构运动至其第二位置并用所述距离标定装置对所述光学元件进行位置测量，读取所述长度计的第二次读数，根据该第二次读数、所述长度计的第一次读数和间距T3自动进行第二次位姿修正，接着将所述光学元件送至设计安装位置，完成安装。

作为优选，上述步骤S1中标定的位置信息和距离信息分别为：

三个所述长度计末端伸缩探头分别接触所述元件夹持框的相应外壁，并使第一长度计和第二长度计的读数相同，记作M，第三长度计的读数记作L，此时所述长度计运动机构的位置P0；

人工控制所述机械臂使所述吸附夹具运动至待吸附位置时所述机械臂末端的位置P1，在该位置P1时三个所述超声传感器到所述光学元件的距离相等；

所述吸附夹具夹持所述光学元件运动至所述元件夹持框的设计安装位置，此时所述机械臂末端的位置P2；

所述光学元件从所述元件夹持框垂直退出至预安装位置时所述机械臂末端的位置P3，以及此时通过三个所述长度计标定所述光学元件的位置得到的所述距离标定装置的位置P0’，第一长度计和第二长度计的读数均为N，第三长度计的读数为D；

位于中间的所述超声传感器分别与两端的两个所述超声传感器之间的间距T1、T2；

以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3。

作为优选，上述超声传感器分别为第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中第一传感器和第二传感器位于x轴方向上，二者之间间距为T1，第二传感器和第三传感器位于y轴方向上，二者之间间距为T2；

间距T1的标定过程为：所述机械臂末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂末端与OY轴的夹角RY，调整量为1°，记录第一传感器和第二传感器之间的读数差值为ΔA，间距T1取值为T1＝180*ΔA/π；

间距T2的标定过程为：所述机械臂末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂末端与OX轴的夹角RX，调整量为1°，记录第二传感器和第三传感器之间的读数差值为ΔB，间距T2取值为T2＝180*ΔA/π；

间距T3的标定过程为：所述机械臂带着所述光学元件运动至所述机械臂末端位于位置P3，所述第一长度计和第二长度计分别运动至位置P0’的对应位置，使这两个长度计的末端伸缩探头与所述光学元件的侧壁接触，在装配工位坐标系下调整所述机械臂末端与OZ轴的夹角RZ，调整量为1°，记录第一长度计和第二长度计读数差值ΔC，间距T3取值T3＝180*ΔC/π。

作为优选，上述步骤S2具体包括：

S21，将待安装的所述光学元件置于接驳工位，将所述元件夹持框置于所述装配工位，所述距离标定装置的长度计运动机构运动至位置P0，记录三个所述长度计的读数L1、L2、L3；

S22，所述计算控制模块控制所述机械臂末端运动至位置P1，记录此时三个所述超声传感器的读数，分别为W1、W2、W3；

S23，所述计算控制模块控制所述机械臂末端在元件接驳工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述吸附夹具的工作面与所述光学元件的待吸附面平行，接着所述吸附夹具平移至所述光学元件并将其吸附夹持；

S24，所述机械臂带着所述光学元件运动至位置P3；

S25，所述计算控制模块控制所述距离标定装置运动至P0’，测得三个所述长度计的读数N1、N2、D1；

S26，所述计算控制模块控制所述机械臂末端在装配工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述光学元件与所述元件夹持框平行且所述光学元件的安装侧壁与所述元件夹持框内壁间距满足设计要求；

S27，所述机械臂带着所述光学元件沿着Z方向平移至所述元件夹持框内，至所述机械臂末端位置与位置P2在Z方向坐标相同，完成所述光学元件的位姿修正和装配。

作为优选，上述步骤S23中修正所述机械臂末端RX、RY、Z三个方向的自由度，修正过程为：

根据第二传感器和第三传感器读数W2和W3的差值，调整所述机械臂末端的RX，调整量为(W2-W3)*180/(T2*π)，使第二传感器和第三传感器读数相等，记为W4，记录此时第一传感器读数W1’；

根据此时第一传感器和第二传感器读数W1’、W4的差值，调整所述机械臂末端RY向角度，调整量为(W4-W1’)*180/(T1*π)，以使第一传感器和第二传感器读数相等，均为W5。

作为优选，上述步骤S26中修正所述机械臂末端RZ、X、Y三个方向的自由度，修正过程为：

根据第一长度计和第二长度计的读数N1、N2分别与L1、L2的差值，调整所述机械臂末端的RZ向角度，调整量为[(N2-L2)-(N1-L1)]*180/(T3*π)，调整后这两个所述长度计重新测得的读数记为N1’和N2’，调整所述机械臂末端后最终满足N1’-L1＝N2’-L2，并记录此时第三长度计读数D1’；

调整使所述机械臂末端沿着X向、Y向平移，平移量分别按照以下确定：第一长度计、第二长度计和第三长度计重新测得的所述光学元件侧壁距离读数记为N1”、N2”、D1’，使调整所述机械臂末端后最终满足N1”-L1＝N2”-L2＝N-M，D1’-L3＝D-L。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过布设恰当的距离测量和位置测量模块，能够方便地实现装配过程中不同工位下特征位置的准确标定和距离测量，通过一次人工标定，机器人能够自动实现光学元件的位姿校正，对元件和元件夹持框的放置位置精度要求不高，能够实现大批量工件的高精度装配，本方法较为简单，同时与现有的基于机器视觉的自动化装配方法比较，可靠性更高。

附图说明

图1为本发明位姿校正系统的示意图；

图2为控制模块和执行模块之间的连接关系。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1，一种光学元件位姿校正系统，包括计算控制模块700、机器人100、位于接驳工位并放置在元件包装盒210内的光学元件200和位于装配工位的元件夹持框500。

其中，如图2，所述机器人100包括机械臂控制器120和机械臂110，所述机械臂110末端设置有吸附夹具300，该吸附夹具300的工作面与所述光学元件200的待吸附面相匹配，吸附夹具300的中部内凹，边缘设有密封条，在吸附光学元件200时，仅与待吸附面边缘部分接触。该吸附夹具300的工作面边缘设置有非接触式测距组件。

所述装配工位处设置有接触式距离标定装置，该距离标定装置用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框500外壁之间的距离，或装配过程中其初始基准位置到所述光学元件200的安装侧壁之间的距离，以及测量状态下其自身的位置信息。

所述计算控制模块700用于存储装配过程中所述机械臂110末端的位置信息(即TCP位置)、测距组件测得的距离信息、距离标定装置测得的距离信息及其自身的位置信息，在预设程序下向所述机械臂控制器120发出控制指令，所述机械臂控制器120用于接收所述控制指令并控制所述机械臂110的运动。

一种实施方式中，所述测距组件包括三个超声传感器400，其中一个所述超声传感器400位于另外两个所述超声传感器400之间且三者不共线，所述超声传感器400的探头朝向所述吸附夹具300的工作面正前方。对于光学器件，使用超声传感器400能够无接触测距，避免接触式测量对光学元件表面的污染或损伤，同时，可有效避免采用其它类传感器由于元件透射性和镜面反射造成的测量不确定性。

一种实施方式中，所述距离标定装置包括三个长度计600，分别为第一长度计、第二长度计和第三长度计，所述长度计600由长度计运动机构带动移动，其中第一长度计和第二长度计用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框500的第一框条方向上的距离，第三长度计用于测量其初始基准位置到第二框条方向上的距离，所述第二框条与所述第一框条相垂直。所述长度计运动机构的位置信息即为所述距离标定装置的位置信息。长度计可选用海德汉牌(德国)产品，精度优于0.5μm，可靠性高。

所述计算控制模块700还存储有预先定义的机器人基座坐标系、以所述接驳工位为基准的元件接驳工位坐标系和以装配工位为基准的装配工位坐标系，以及三个坐标系之间的位置坐标转换关系。

所述机器人基座坐标系为笛卡尔坐标系，其x轴、y轴分别建立在与所述吸附夹具300的工作面相平行的竖向平面内，x轴沿水平方向，y轴沿着竖直方向，所述机器人基座坐标系的z轴建立在与所述工作面相垂直的方向。

所述元件接驳工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述光学元件200的相邻两边缘方向，其z轴与所述光学元件200的待吸附面相垂直。

所述装配工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述元件夹持框500的第一框条和第二框条方向，其z轴与所述元件夹持框500相垂直。

非接触式测距组件测得的距离信息传送至计算控制模块700，距离标定装置测得的距离信息和生成的位置信息均传送至计算控制模块700，从而用于计算控制模块700计算和生成控制指令并传输控制指令给机械臂控制器120，控制机械臂110的运动和长度计运动机构的运动。

实施例二

一种基于上述位姿校正系统的光学元件装配校正方法，过程为：

S1，首先在人工操控模式下，进行装配过程中特征位置和特征距离的标定，并将上述标定的位置信息和距离信息存储于所述计算控制模块700；

其中所述特征位置包括：分别在所述吸附夹具300运动至待吸附位置、所述光学元件200送至预安装位置、所述光学元件200送至设计安装位置时所述机械臂110末端的位置，以及根据所述元件夹持框500标定的所述距离标定装置的第一位置和所述光学元件200位于预安装位置时根据所述光学元件200标定的所述距离标定装置的第二位置；

所述特征距离包括：位于中间的所述超声传感器400分别与两端的两个所述超声传感器400之间的间距T1、T2，以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3；

S2，校正装配：将所述光学元件200置于接驳工位，将所述元件夹持框500置于所述装配工位；控制所述长度计运动机构运动至其第一位置并用所述距离标定装置对所述元件夹持框500进行位置测量，读取所述长度计600的第一次读数；所述计算控制模块700控制所述机械臂110按照设定的程序运动至所述待吸附位置，并根据所述超声传感器400的读数以及间距T1、T2自动进行第一次位姿修正；然后吸附所述光学元件200，再运动至所述预安装位置，控制所述长度计运动机构运动至其第二位置并用所述距离标定装置对所述光学元件200进行位置测量，读取所述长度计600的第二次读数，根据该第二次读数、所述长度计600的第一次读数和间距T3自动进行第二次位姿修正，接着将所述光学元件200送至设计安装位置，完成安装。

这一过程中，首先人工遥控机器人带着吸附夹具300在机器人基座坐标系运行或关节运动示教元件接驳工位坐标系，以及人工遥控机器人带着吸附夹具在机器人基座坐标系运行或关节运动示教装配工位坐标系，从而在标定过程获得准确的标定数据信息。

步骤S1中标定的位置信息和距离信息分别为：

三个所述长度计600末端伸缩探头分别接触所述元件夹持框500的相应外壁，并使第一长度计和第二长度计的读数相同，记作M，第三长度计的读数记作L，记录所述长度计运动机构的位置P0；

人工控制所述机械臂110使所述吸附夹具300运动至待吸附位置，在该位置时通过调整TCP六个自由度，使三个超声传感器400到所述光学元件200的距离相等，读数为W，使吸附夹具300刚好能够吸附位于元件包装盒210内的光学元件200，此时所述机械臂110末端的位置P1；

人工控制所述机械臂110所述吸附夹具300夹持所述光学元件200至装配工位，将光学元件200送入元件夹持框500的设计安装位置，确保光学元件200侧壁与元件夹持框500内壁间隙达到设计值分别为h1、h2，此时机械臂110末端的位置P2；

所述光学元件200从所述元件夹持框500垂直(即沿着Z-方向)退出至预安装位置时所述机械臂110末端的位置P3，以及此时通过三个所述长度计600标定所述光学元件200的位置得到的所述距离标定装置的位置P0’，第一长度计和第二长度计的读数均为N，第三长度计的读数为D；

位于中间的所述超声传感器400分别与两端的两个所述超声传感器400之间的间距T1、T2；

以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3。

在光学元件200退出至预安装位置时，三个所述长度计600以非干涉的路线运动至第一长度计和第二长度计的末端伸缩探头运动至正对光学元件200的X轴方向的侧壁(图中底壁)，第三长度计的末端伸缩探头运动至正对光学元件200的Y轴方向的侧壁(图中右侧壁)。

所述超声传感器400分别为第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中第一传感器和第二传感器位于x轴方向上，二者之间间距为T1，第二传感器和第三传感器位于y轴方向上，二者之间间距为T2；

间距T1的标定过程为：所述机械臂110末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂110末端与OY轴的夹角RY，调整量为1°，记录第一传感器和第二传感器之间的读数差值为ΔA，求解T1＝ATAN(180*ΔA/π)，由于调整TCP的RY方向角度较小，故取T1≈180*ΔA/π，ΔA、T1的单位均为mm；

间距T2的标定过程为：所述机械臂110末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂110末端与OX轴的夹角RX，调整量为1°，记录第二传感器和第三传感器之间的读数差值为ΔB，求解T2＝ATAN(180*ΔB/π)，由于调整TCP的RX较小，故T2取值为T2≈180*ΔA/π，ΔB、T2单位均为mm；

间距T3的标定过程为：所述机械臂110带着所述光学元件200运动至所述机械臂110末端位于位置P3，所述第一长度计和第二长度计分别运动至位置P0’的对应位置，使这两个长度计600的末端伸缩探头与所述光学元件200的侧壁接触，在装配工位坐标系下调整所述机械臂110末端与OZ轴的夹角RZ，调整量为1°，记录第一长度计和第二长度计读数差值ΔC，求解T3＝ATAN(180*ΔC/π)，由于调整TCP的RZ较小，故间距T3取值T3≈180*ΔC/π，，ΔC、T3单位均为mm。

步骤S2由存储于计算控制模块700并能够在其上执行的装配程序控制完成，具体来说，步骤S2包括：

S21，将待安装的所述光学元件200置于接驳工位，将所述元件夹持框500放置在元件包装盒(210)内并置于所述装配工位，所述距离标定装置的长度计运动机构运动至位置P0，记录三个所述长度计600的读数L1、L2、L3；

S22，所述计算控制模块700控制所述机械臂110末端运动至位置P1，记录此时三个所述超声传感器400的读数，分别为W1、W2、W3；

S23，所述计算控制模块700控制所述机械臂110末端在元件接驳工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述吸附夹具300的工作面与所述光学元件200的待吸附面平行，接着所述吸附夹具300平移至所述光学元件200并将其吸附夹持；

S24，所述机械臂110带着所述光学元件200运动至位置P3；

S25，所述计算控制模块700控制所述距离标定装置运动至P0’，测得三个所述长度计600的读数N1、N2、D1；

S26，所述计算控制模块700控制所述机械臂110末端在装配工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述光学元件200与所述元件夹持框500平行且所述光学元件200的安装侧壁与所述元件夹持框500内壁间距满足设计要求；

S27，所述机械臂110带着所述光学元件200沿着Z+方向平移至所述元件夹持框500内，至所述机械臂110末端位置与位置P2在Z方向坐标相同，完成所述光学元件200的位姿修正和装配。

在待吸附位置时，由于RX、RY、Z三个自由度直接影响吸附夹具对光学元件的吸取，故步骤S23中修正所述机械臂110末端RX、RY、Z三个方向的自由度，修正过程为：

根据第二传感器和第三传感器读数W2和W3的差值，调整所述机械臂110末端的RX，调整量为(W2-W3)*180/(T2*π)(°)，使第二传感器和第三传感器读数相等，记为W4，记录此时第一传感器读数W1’；此时，所述吸附夹具300的位姿在Y方向与光学元件200的待吸附面平行；

根据此时第一传感器和第二传感器读数W1’、W4的差值，调整所述机械臂110末端RY向角度，调整量为(W4-W1’)*180/(T1*π)(°)，以使第一传感器和第二传感器读数相等，均为W5。此时，所述吸附夹具300的工作面与光学元件200的待吸附面平行。

在预安装位置时，由于RZ、X、Y三个自由度直接影响吸附光学元件200装配，故步骤S26中修正所述机械臂110末端RZ、X、Y三个方向的自由度，修正过程为：

先根据第一长度计和第二长度计的读数N1、N2分别与L1、L2的差值，调整所述机械臂110末端的RZ向角度，调整量为[(N2-L2)-(N1-L1)]*180/(T3*π)(°)，调整后这两个所述长度计600重新测得的到所述光学元件200侧壁距离读数记为N1’和N2’，调整所述机械臂110末端后最终满足N1’-L1＝N2’-L2，并记录此时第三长度计读数D1’；此时所述光学元件200位姿与所述元件夹持框500位姿平行；

接着调整使所述机械臂110末端沿着X向、Y向平移，平移量分别按照以下确定：第一长度计、第二长度计和第三长度计重新测得的所述光学元件200侧壁距离读数记为N1”、N2”、D1’，使调整所述机械臂110末端后最终满足N1”-L1＝N2”-L2＝N-M，D1’-L3＝D-L。这时，所述光学元件200位姿与元件夹持框500位姿平行，且所述光学元件200侧壁与元件夹持框500内壁间隙在X、Y方向分别为h2、h1，满足设计的安装要求。

本发明采用先人工操控标定，再依靠机器人在预设程序下于关键位置自动调整，能够克服光学元件100、元件夹持框500和机械臂110末端运动少量偏差带来的装配误差的影响，实现高精度、高效、批量自动化装配。采用本发明的方法在某元件安装过程中进行位姿校正和装配，光学元件200相对于元件夹持框500位置精度可以达到0.1mm，角度精度要求达到0.01°。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学元件位姿校正系统，其特征在于：包括计算控制模块(700)、机器人(100)、位于接驳工位的光学元件(200)和位于装配工位的元件夹持框(500)；

所述机器人(100)包括机械臂控制器(120)和机械臂(110)，所述机械臂(110)末端设置有吸附夹具(300)，该吸附夹具(300)的工作面与所述光学元件(200)的待吸附面相匹配，该吸附夹具(300)的工作面边缘设置有非接触式测距组件；

所述装配工位处设置有接触式距离标定装置，该距离标定装置用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框(500)的距离，或装配过程中其初始基准位置到所述光学元件(200)安装侧壁的距离，以及测量状态下生成其自身的位置信息；

所述计算控制模块(700)用于存储装配过程中所述机械臂(110)末端的位置信息、测距组件测得的距离信息、距离标定装置测得的距离信息及其自身的位置信息，在预设程序下向所述机械臂控制器(120)发出控制指令，所述机械臂控制器(120)用于接收所述控制指令并控制所述机械臂(110)的运动。

2.根据权利要求1所述的一种光学元件位姿校正系统，其特征在于：所述测距组件包括三个超声传感器(400)，其中一个所述超声传感器(400)位于另外两个所述超声传感器(400)之间且三者不共线，所述超声传感器(400)的探头朝向所述吸附夹具(300)的工作面正前方。

3.根据权利要求2所述的一种光学元件位姿校正系统，其特征在于：所述距离标定装置包括三个长度计(600)，分别为第一长度计、第二长度计和第三长度计，所述长度计(600)由长度计运动机构带动移动，其中第一长度计和第二长度计用于测量其初始基准位置到所述元件夹持框(500)的第一框条方向上的距离，第三长度计用于测量其初始基准位置到第二框条方向上的距离，所述第二框条与所述第一框条相垂直；

所述长度计运动机构的位置信息即为所述距离标定装置的位置信息。

4.根据权利要求3所述的一种光学元件位姿校正系统，其特征在于：所述计算控制模块(700)还存储有预先定义的机器人基座坐标系、以所述接驳工位为基准的元件接驳工位坐标系和以装配工位为基准的装配工位坐标系，以及三个坐标系之间的位置坐标转换关系；

所述机器人基座坐标系的x轴、y轴分别建立在与所述吸附夹具(300)的工作面相平行的竖向平面内，x轴沿水平方向，y轴沿着竖直方向，所述机器人基座坐标系的z轴建立在与所述工作面相垂直的方向；

所述元件接驳工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述光学元件(200)的相邻两边缘方向，其z轴与所述光学元件(200)的待吸附面相垂直；

所述装配工位坐标系的x轴、y轴分别沿着所述元件夹持框(500)的第一框条和第二框条方向，其z轴与所述元件夹持框(500)相垂直。

5.一种基于权利要求4所述位姿校正系统的装配校正方法，其特征在于过程为：

S1，首先在人工操控模式下，进行装配过程中特征位置和特征距离的标定，并将上述标定的位置信息和距离信息存储于所述计算控制模块(700)；

其中所述特征位置包括：分别在所述吸附夹具(300)运动至待吸附位置、所述光学元件(200)送至预安装位置、所述光学元件(200)送至设计安装位置时所述机械臂(110)末端的位置，以及根据所述元件夹持框(500)标定的所述距离标定装置的第一位置和所述光学元件(200)位于预安装位置时根据所述光学元件(200)标定的所述距离标定装置的第二位置；

所述特征距离包括：位于中间的所述超声传感器(400)分别与两端的两个所述超声传感器(400)之间的间距T1、T2，以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3；

S2，校正装配：将所述光学元件(200)置于接驳工位，将所述元件夹持框(500)置于所述装配工位；控制所述长度计运动机构运动至其第一位置并用所述距离标定装置对所述元件夹持框(500)进行位置测量，读取所述长度计(600)的第一次读数；所述计算控制模块(700)控制所述机械臂(110)按照设定的程序运动至所述待吸附位置，并根据所述超声传感器(400)的读数以及间距T1、T2自动进行第一次位姿修正；然后吸附所述光学元件(200)，再运动至所述预安装位置，控制所述长度计运动机构运动至其第二位置并用所述距离标定装置对所述光学元件(200)进行位置测量，读取所述长度计(600)的第二次读数，根据该第二次读数、所述长度计(600)的第一次读数和间距T3自动进行第二次位姿修正，接着将所述光学元件(200)送至设计安装位置，完成安装。

6.根据权利要求5所述的装配校正方法，其特征在于步骤S1中标定的位置信息和距离信息分别为：

三个所述长度计(600)末端伸缩探头分别接触所述元件夹持框(500)的相应外壁，并使第一长度计和第二长度计的读数相同，记作M，第三长度计的读数记作L，此时所述长度计运动机构的位置P0；

人工控制所述机械臂(110)使所述吸附夹具(300)运动至待吸附位置时所述机械臂(110)末端的位置P1，在该位置P1时三个所述超声传感器(400)到所述光学元件(200)的距离相等；

所述吸附夹具(300)夹持所述光学元件(200)运动至所述元件夹持框(500)的设计安装位置，此时所述机械臂(110)末端的位置P2；

所述光学元件(200)从所述元件夹持框(500)垂直退出至预安装位置时所述机械臂(110)末端的位置P3，以及此时通过三个所述长度计(600)标定所述光学元件(200)的位置得到的所述距离标定装置的位置P0’，第一长度计和第二长度计的读数均为N，第三长度计的读数为D；

位于中间的所述超声传感器(400)分别与两端的两个所述超声传感器(400)之间的间距T1、T2；

以及第一长度计和第二长度计之间的间距T3。

7.根据权利要求6所述的装配校正方法，其特征在于：所述超声传感器(400)分别为第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中第一传感器和第二传感器位于x轴方向上，二者之间间距为T1，第二传感器和第三传感器位于y轴方向上，二者之间间距为T2；

间距T1的标定过程为：所述机械臂(110)末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂(110)末端与OY轴的夹角RY，调整量为1°，记录第一传感器和第二传感器之间的读数差值为ΔA，间距T1取值为T1＝180*ΔA/π；

间距T2的标定过程为：所述机械臂(110)末端运动至位置P1，在元件接驳工位坐标系下调整所述机械臂(110)末端与OX轴的夹角RX，调整量为1°，记录第二传感器和第三传感器之间的读数差值为ΔB，间距T2取值为T2＝180*ΔA/π；

间距T3的标定过程为：所述机械臂(110)带着所述光学元件(200)运动至所述机械臂(110)末端位于位置P3，所述第一长度计和第二长度计分别运动至位置P0’的对应位置，使这两个长度计(600)的末端伸缩探头与所述光学元件(200)的侧壁接触，在装配工位坐标系下调整所述机械臂(110)末端与OZ轴的夹角RZ，调整量为1°，记录第一长度计和第二长度计读数差值ΔC，间距T3取值T3＝180*ΔC/π。

8.根据权利要求7所述的装配校正方法，其特征在于步骤S2具体包括：

S21，将待安装的所述光学元件(200)置于接驳工位，将所述元件夹持框(500)置于所述装配工位，所述距离标定装置的长度计运动机构运动至位置P0，记录三个所述长度计(600)的读数L1、L2、L3；

S22，所述计算控制模块(700)控制所述机械臂(110)末端运动至位置P1，记录此时三个所述超声传感器(400)的读数，分别为W1、W2、W3；

S23，所述计算控制模块(700)控制所述机械臂(110)末端在元件接驳工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述吸附夹具(300)的工作面与所述光学元件(200)的待吸附面平行，接着所述吸附夹具(300)平移至所述光学元件(200)并将其吸附夹持；

S24，所述机械臂(110)带着所述光学元件(200)运动至位置P3；

S25，所述计算控制模块(700)控制所述距离标定装置运动至P0’，测得三个所述长度计(600)的读数N1、N2、D1；

S26，所述计算控制模块(700)控制所述机械臂(110)末端在装配工位坐标系下的位姿进行自动修正，以使所述光学元件(200)与所述元件夹持框(500)平行且所述光学元件(200)的安装侧壁与所述元件夹持框(500)内壁间距满足设计要求；

S27，所述机械臂(110)带着所述光学元件(200)沿着Z方向平移至所述元件夹持框(500)内，至所述机械臂(110)末端位置与位置P2在Z方向坐标相同，完成所述光学元件(200)的位姿修正和装配。

9.根据权利要求7所述的装配校正方法，其特征在于：步骤S23中修正所述机械臂(110)末端RX、RY、Z三个方向的自由度，修正过程为：

根据第二传感器和第三传感器读数W2和W3的差值，调整所述机械臂(110)末端的RX，调整量为(W2-W3)*180/(T2*π)，使第二传感器和第三传感器读数相等，记为W4，记录此时第一传感器读数W1’；

根据此时第一传感器和第二传感器读数W1’、W4的差值，调整所述机械臂(110)末端RY向角度，调整量为(W4-W1’)*180/(T1*π)，以使第一传感器和第二传感器读数相等，均为W5。

10.根据权利要求7所述的装配校正方法，其特征在于：步骤S26中修正所述机械臂(110)末端RZ、X、Y三个方向的自由度，修正过程为：

根据第一长度计和第二长度计的读数N1、N2分别与L1、L2的差值，调整所述机械臂(110)末端的RZ向角度，调整量为[(N2-L2)-(N1-L1)]*180/(T3*π)，调整后这两个所述长度计(600)重新测得的读数记为N1’和N2’，调整所述机械臂(110)末端后最终满足N1’-L1＝N2’-L2，并记录此时第三长度计读数D1’；

调整使所述机械臂(110)末端沿着X向、Y向平移，平移量分别按照以下确定：第一长度计、第二长度计和第三长度计重新测得的所述光学元件(200)侧壁距离读数记为N1”、N2”、D1’，使调整所述机械臂(110)末端后最终满足N1”-L1＝N2”-L2＝N-M，D1’-L3＝D-L。

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