CN117109389A - 基于千分表的校准设备和校准方法 - Google Patents

Abstract

提供了基于千分表的校准设备和校准方法。提供一种校准设备，其中所述校准设备包括：校准支架，所述校准支架具有校准面；至少三个千分表，所述千分表彼此正交地安装在所述校准面上。

Description

基于千分表的校准设备和校准方法

技术领域

本发明涉及一种校准设备和校准方法，更具体地涉及一种基于千分表的机械臂校准设备、包含该校准设备的校准装置以及使用该校准设备进行校准的校准方法。

背景技术

工业机器人被广泛应用于工业生产领域，在效率、安全性上相较于传统人工有较大的优势。目前，常见的工业机器人的编程方式包括：示教编程与离线编程。其中，离线编程因为其智能程度高、泛用性强、满足柔性制造等优点，被企业广泛地应用在大量工业场景，如喷涂、焊接、装配等。

机器人运动精度是工业机器人性能的重要评价指标。由于离线编程的控制系统高度依赖机器人的数学模型，因此模型的准确程度直接影响着机器人的运动精度。机器人数学模型主要包括本体参数与工具坐标系参数。而机器人的实际数学模型常因为制造、装配误差或使用过程中的磨损、碰撞，导致其与控制系统中的数学模型产生偏差，进而使机器人运动精度变差。因此常需要进行参数标定以使系统中的数学模型逼近实际数学模型。在国家标准《GB/T12642-2013》中，与精度相关的指标包括：位姿准确度、位姿重复性、多方向位姿准确度变动、距离准确度和距离重复性。这也通常被称为：绝对定位精度(位姿准确度、距离准确度和多方向位姿准确度变动)和重复定位精度(位姿重复性和距离重复性)。

目前，机器人运动精度主要通过激光跟踪仪进行检测，但是其成本过高。在实际测试中，为了能够随时和快速定位误差原因或验证标定效果，精度检测常通过将机器人末端对准针头，改变位姿，观察机器人末端相对于针尖的偏离程度来实现，称为绕点精度。根据国家标准《GB/T12642-2013/ISO9283:1998》中,对于“位姿准确度”的定义：表示指令位姿和从同一方向接近该指令位姿时的实到位姿的平均差值，分为位置准确度和姿态准确度。绕点精度可以视作国家标准中“位姿准确度”的子集，即每一次下发的指令位置相同，仅改变姿态。但是实际生产中，绕点精度往往是肉眼观察的，仅能定性地描述偏差，无法定量地给出绕点过程中的偏离程度，标准性差、主观性强且不易记录。本发明综合考虑设备成本、仪器精度、使用便利程度，提出了一种能够测量绝对定位精度和重复定位精度的工具。

发明内容

本发明就旨在克服现有技术中的上述和/或其它问题。通过本发明所提供的校准设备、校准设备的校准方法、校准装置、校准装置的校准方法以及控制器，可以通过更低的成本、更简化的装置、更简单且更高效的操作提供高精度测量和校准以及更广泛的应用场景。

根据本发明的第一方面，提供一种校准设备，其中所述校准设备包括：校准支架，所述校准支架具有校准面；至少三个千分表，所述千分表彼此正交地安装在所述校准面上。

根据本发明的另一方面，提供一种使用前述校准设备进行校准的方法，其中所述方法包括：移动机械臂，使所述机械臂的末端靶球在一位置处与所述千分表的顶端接触；使所述机械臂运动同时保持所述末端靶球的位置不变或者使得所述机械臂的末端靶球移开并且再次移动到所述位置处；基于所述千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述位置偏离的距离。

较佳地，所述运动包括改变所述机械臂的姿态并保持所述机械臂的所述末端靶球的位置不变。

较佳地，所述运动包括使得所述机械臂的末端靶球离开所述位置后再次以相同姿态或不同姿态运动到所述位置。

根据本发明的又一方面，提供一种校准设备，其中所述校准设备包括：校准支架，所述校准支架具有校准面；支撑件，所述支撑件设置在所述校准支架的所述校准面上；至少三个千分表，所述千分表彼此正交地安装在所述校准面上；原点定位件，所述原点定位件包括：凹部，所述凹部设置在所述原点定位件的定位面中；定位球体，所述定位球体固定在所述原点定位件的所述定位面中，其中当所述原点定位件被安装到所述校准支架上时，所述定位面面向所述校准面，所述凹部与所述支撑件接合以使得所述原点定位件固定到所述校准支架，并且所述定位球体与所述千分表的顶端接触，使得所述定位球体位于所述至少三个千分表的交点上。

较佳地，所述定位球体由金属制成，并且所述原点定位件包括磁体，所述磁体设置在所述原点定位件与所述定位面相对的表面上并且用于将所述定位球体吸附在所述定位面上。

较佳地，所述支撑件是球体，并且所述凹部的形状被构造为与所述支撑件的球体配合，当所述原点定位件被安装到所述校准设备上时，所述支撑件与所述凹部对准使得所述校准支架、所述支撑件与所述凹部之间不会相对移动。

较佳地，所述校准设备具有多个支撑件，所述校准支架的所述校准面中具有多个孔，并且其中所述孔与所述支撑件数量相同且位置对应。

根据本发明的又一方面，提供一种使用前述校准设备进行校准的方法，其中所述方法包括：在所述原点定位件被安装到所述校准支架的情况下，使用所述千分表确定原点的位置，并基于所述原点建立坐标系；在所述原点定位件被从所述校准支架卸除的情况下，使机械臂的末端靶球移动到所述坐标系内的一位置处并与所述千分表中的至少一个千分表的顶端接触；基于所述千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述位置偏离的距离。

较佳地，所述坐标系内的所述位置位于所述原点上方。

较佳地，所述方法进一步包括：使所述机械臂运动同时保持所述末端靶球的位置不变或者使得所述机械臂的末端靶球移开并且再次移动到所述位置处。

根据本发明的又另一方面，提供一种校准装置，其中所述校准装置包括一个或多个如前述任一项所述的校准设备；以及工作台，所述校准设备固定安装在所述工作台上。

较佳地，所述校准装置进一步包括底梁，所述校准设备安装在所述底梁上并且通过所述底梁安装在工作台上。

根据本发明的又另一方面，提供一种使用前述校准装置进行校准的方法，其中校准装置包括多个校准设备，所述方法包括：移动所述机械臂使所述机械臂的末端靶球在第一个校准设备的坐标系内的位置处；移动所述机械臂使得所述机械臂的末端靶球在第二个校准设备的坐标系内的位置处；基于所述第一个校准设备的千分表和所述第二个校准设备的千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述第一个校准设备的坐标系内的位置和所述第二个校准设备的坐标系内的位置偏离的距离。

根据本发明的又一方面，提供一种控制器，所述控制器被配置用于执行前述任一项所述的方法。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的校准设备的示意图，

图2示出了根据本发明的示例性实施例使用图1中的校准设备进行校准的方法的流程图，

图3a示出了根据本发明的另一示例性实施例的移除原点定位件的校准设备的示意图，

图3b示出了根据本发明的另一示例性实施例的原点定位件的示意图，

图3c示出了根据本发明的另一示例性实施例的安装有原点定位件的校准设备的示意图，

图4示出了根据本发明的另一示例性实施例使用图3a-图3c中的校准设备进行校准的方法的流程图，

图5a示出了根据本发明的一个示例性实施例的校准装置的示意图，

图5b示出了根据本发明的一个示例性实施例的图5a的校准装置500的部分放大示意图，

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的使用图5a-图5b的校准装置进行校准的方法的流程图，

图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的校准系统700的示意性框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

在本申请中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本申请中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

传统的校准设备包括激光跟踪干涉仪、拉线式传感器等，导致其体积大、操作复杂、成本高，因此在实际的工厂使用环境中难以推广，并且使用程序复杂不便于频繁使用，利用率低。本发明中提出了一种基于千分表的校准设备，该校准设备可以用于测量机械臂的运动精度。根据本发明的校准设备提供了诸多益处，包括：不需要使用激光跟踪仪，显著降低了设备的成本；结构简单，易于操作；使用场景多，既能测量绕点精度，又能测量绝对定位精度，进一步可以扩展至机器人标定场景，并且还可以直接作为工作台的配套设施；可以直接测量末端执行器的精度，提高测量效率。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的校准设备的示意图。校准设备100包括校准支架110，该校准支架110具有校准表面115。校准设备100还包括至少三个千分表120，该三个千分表120彼此正交地安装在校准面115上。应理解，图1中仅示出三个作为示例，并且校准设备100可以包括更多的千分表120。

图2示出了使用图1中的校准设备进行校准的方法的流程图。在步骤210，移动机械臂使得机械臂的末端靶球移动到一位置处以与千分表120的顶端接触。

在步骤220，使机械臂运动同时保持末端把球的位置不变，或者使机械臂的末端靶球移开并且再次移动到步骤210中的位置处。使机械臂运动可以包括改变机械臂的姿态并保持末端靶球的位置不变。替代地，使机械臂运动可以包括使机械臂得末端靶球离开步骤210中的位置后再次以相同姿态或不同姿态运动回步骤210中的位置。

在步骤230，基于千分表120的读数，确定步骤220中的机械臂的末端靶球的位置从步骤210中的末端靶球的位置偏离的距离。

图3a示出了根据本发明的另一示例性实施例的移除原点定位件的校准设备的示意图，图3b示出了根据本发明的另一示例性实施例的原点定位件的示意图，并且图3c示出了根据本发明的另一示例性实施例的安装有原点定位件的校准设备的示意图。校准设备300包括校准支架310，该校准支架310具有校准表面315。校准设备300还包括至少三个千分表320，该三个千分表320彼此正交地安装在校准面315上。应理解，图3a-图3c中仅示出三个千分表320作为示例，并且校准设备300可以包括更多的千分表320。作为一个示例，可以通过硬件设计和安装来确保三个千分表320是彼此正交的，并且千分表320可以通过各种加工方式(例如，通过沉头螺栓)安装在校准支架310上使得它们之间不会发生相对运动。优选地，千分表可以是能够与计算机进行双向通信的千分表，并且该计算机可以包括能够实现自动化数据读取、数据存储、计算、记录曲线、数据统计等功能的软件。

校准设备300还包括支撑件330以及原点定位件340。原点定位件340包括凹部341。支撑件330设置在校准支架310的校准面315上，并且凹部341设置在原点定位件340的定位面342中。作为一个示例，支撑件330可以是可移除的(例如，如图5b所示)，并且根据需要放置在校准面315上。作为一个示例，校准支架310的校准面315上可以预留有用于放置支撑件330的孔(例如，图5b中的511)，然而本领域技术人员可以构想用于将支撑件330稳定在支撑面315上的其他实施方式。当原点定位件340安装到校准支架310上时，原点定位件的定位面342与校准支架310的校准面315相对。校准支架上的支撑件330和原定定位件340的凹部341可以具有相等数量和相对应的位置，并且支撑件330的形状与凹部341的形状可以至少部分地对应，使得当原点定位件340被安装到校准支架310上时，凹部341和支撑件330接合并对准以使得原点定位件340被稳定地固定在校准支架310上。在图3a-图3c的实施例中示出了三个支撑件330，但是应理解，校准设备300可以包含更多或更少的支撑件330。可选地，支撑件330是球体，并且凹部341的形状被构造为与支撑件330的球体配合。凹部341可以是圆筒形，并且该圆筒形的内径可以小于等于支撑件330的外径。由此使得等原点定位件340安装到校准支架310上时，校准支架310、支撑件330和凹部341之间不会相对移动。

另外，原点定位件340还包括定位球体343，定位球体343固定在定位面342中。可选地，定位球体343可以由金属制成，并且原定定位件可以包括磁体(图3c中的磁体345)，该磁体345设置在原点定位件340与定位面342相对的表面344上，并且用于将定位球体343吸附在定位面342中。构想到，还可以采用其他方式将定位球体343固定在定位面342中。

原点定位件340可以进一步包括凹槽346，以在点定位件340被安装到校准支架310上时提供容纳千分表320的空间。可选地，凹槽346可以与千分表330数量相同且位置对应。

当原点定位件340被安装到校准支架310上时，定位球体343与千分表320的顶端接触并且定位球体343位于千分表的交点上。凹部342的高度可以被构造为当原点定位件340被安装到校准支架310上时在原点定位件与千分表的顶端之间足以容纳定位球体343并且定位球体343能够位于千分表的交点上。

在图3a-图3c的实施例中，通过三个彼此正交的千分表320可以建立一个坐标系(即，将三个千分表分别视为x轴、y轴和z轴)，并且当原点定位件340被安装到校准支架310使定位球体343位于千分表的交点上时，可以通过三个千分表的读数来拟合出定位球体343的球心的位置。

图4示出了根据本发明的另一示例性实施例使用图3a-图3c中的校准设备进行校准的方法的流程图。

在步骤410，将原点定位件340安装到校准支架310。在步骤420，通过千分表320确定原点的位置，并基于该原点建立坐标系。例如，可以将原点定位件340按压在校准支架310，待示数稳定后将千分表归零。然后在步骤430，从校准支架310移除原点定位件340。步骤410-步骤430可以用于校准原点和坐标系，是根据需要可选的，不需要每一次使用都执行。例如，可以定期执行步骤410-步骤430以进行校准。附加地或替代地，可以在千分表320移动或相对运动(例如，发生碰撞)时执行。

在步骤440，使机械臂的末端执行器(例如，末端靶球)移动到坐标系内的一位置处。在该位置处，机械臂的末端靶球与千分表320中的至少一个千分表的顶端接触，使其发生形变。优选地，该位置处于原点上方以使机械臂易于操作。另外，优选地，在该位置处，机械臂的末端靶球与校准设备中的所有千分表320接触。

可选地，在步骤450，使机械臂运动同时保持末端把球的位置不变，或者使机械臂的末端靶球移开并且再次移动到步骤440中的位置处。使机械臂运动可以包括改变机械臂的姿态并保持末端靶球的位置不变。替代地，使机械臂运动可以包括使机械臂得末端靶球离开步骤440中的位置后再次以相同姿态或不同姿态运动回步骤440中的位置。

在步骤460，基于千分表320的读数，确定机械臂的末端靶球的位置以及偏离的距离。例如，可以基于千分表320的读数拟合出机械臂的末端靶球的球心，由此确定机械臂的末端靶球的球心位置。在未执行步骤450的情况下，可以确定末端靶球的实际位置从指令的坐标系位置偏离的距离。在执行了步骤450的情况下，可以确定末端靶球在步骤450中到达的位置从步骤440中的位置偏离的距离。

图5a示出了根据本发明的一个示例性实施例的校准装置的示意图。根据一个实施例，校准装置500可以包括一个校准设备(例如，前文参考图1描述的校准设备100或参考图3a-图3c描述的校准设备300)以执行前文参考图2和图4所述的校准方法。优选地，为了进一步测量距离准确度等参数，校准装置500可以包括多个校准设备。例如，图5a中校准装置500被示出为包括两个校准设备。

校准装置500可以包括工作台520，并且校准设备510可以安装在该工作台520上。此外，待测量的机器人或机械臂540也可以设置在该工作台520上或以其他方式与工作台520结合，以由校准设备510测量和校准。

图5b示出了根据本发明的一个示例性实施例的图5a的测量装置500的部分放大示意图。可选地，如图5b所示，校准设备510可以安装在底梁530上，并且通过底梁530安装在工作台520上。可选地，校准设备510的校准支架的安装在底梁530上的一端可以被构造为具有台阶，并且可以通过紧固螺栓安装到底梁530上，以使得校准支架在使用过程中不会与工作台发生相对移动。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的使用图5a-图5b的校准装置进行校准的方法的流程图。由于上文中已经描述了采用一个校准设备进行校准的方法，在此不再赘述。参考图6仅描述采用多个校准设备进行校准的方法。

在步骤610，将原点定位件安装到第一个校准设备(图5a和图5b中的校准设备510)。在步骤620，通过第一个校准设备510的千分表确定第一个校准设备510的原点位置，并基于该原点建立坐标系。然后在步骤630，从第一个校准设备510的校准支架移除原点定位件。

在步骤640，将原点定位件安装到第二个校准设备(图5a和图5b中的校准设备510’)。在步骤650，通过第二个校准设备510’的千分表确定第二个校准设备510’的原点位置，并基于该原点建立坐标系。然后在步骤660，从第二个校准设备510’的校准支架移除原点定位件。

应理解，与参考图4描述的步骤410-430类似，步骤610-660是可选的。此外，应理解对于两个校准设备(图5a中的校准设备510和图5b中的校准设备510’)的操作可以以任何顺序或并行执行。此外，由于校准设备510和校准设备510’安装在同一工作台520上，它们之间的安装距离和相对位置可以是已知的，例如可以通过高精度测量仪器(诸如，三坐标测量机)测得。因此可以对第一个校准设备510和第二个校准设备510’建立同一坐标系，即，在同一坐标系内定位第一个校准设备510和第二个校准设备510’。

在步骤670，移动机械臂540使得机械臂540的末端靶球在第一个校准设备510的坐标系内的位置处。在该位置处，机械臂的末端靶球与第一个校准设备510的千分表中的至少一个千分表的顶端接触，使其发生形变。优选地，该位置处于第一个校准设备510的原点上方。另外，优选地，在该位置处，机械臂的末端靶球与第一个校准设备510中的所有千分表接触。在步骤680，移动机械臂540使得机械臂的末端靶球在第二个校准设备510’的坐标系内的位置处。在该位置处，机械臂的末端靶球与第二个校准设备510’的千分表中的至少一个千分表的顶端接触，使其发生形变。优选地，该位置处于第二个校准设备510’的原点上方。另外，优选地，在该位置处，机械臂的末端靶球与第二个校准设备510’中的所有千分表接触。在步骤690，基于校准设备510的千分表和校准设备510’的千分表的读数，确定机械臂540的末端靶球在第一个校准设备510的坐标系中的位置、在第二个校准设备510’的坐标系中的位置以及从校准设备510的坐标系内的指令位置和校准设备510’的坐标系内的指令位置偏离的距离。由此，可以确定机械臂的位姿准确度，并且通过将两个末端靶球位置之间的距离与第一个校准设备510和第二个校准设备510’之间的安装距离进行比较，可以确定机械臂的距离准确度等参数。

根据本发明的一个实施例，还相应地提供了一种可编程逻辑控制器(PLC)，该可编程逻辑控制器可以用于如参照图1、图3a-图3c描述的校准设备以及如参照图5a-图5b描述的校准装置。上述可编程逻辑控制器(PLC)可以实现如前文参考图2、图4、图6所述的用于校准的方法。在本发明的用于校准的方法适用的很多设计构思和细节同样适用于上述可编程逻辑控制器(PLC)，且可以得到相同的有益技术效果，此处不再赘述。此外，利用PLC可以进一步提高测量效率、促进测量的自动化。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，提供了一种校准系统700的示意性框图。校准系统700可以包括校准装置710(参照图5a-图5b描述的校准装置500)以及如上所述的可编程逻辑控制器720。可编程逻辑控制器720可以与校准装置710的部件(例如，驱动器、千分表等)可通信地连接。

此外，上述图1、图3a-图3c的校准设备、图5a-图5b的校准装置、图7的校准系统以及图2、图4、图6的校准方法可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

至此，描述了校准设备、校准设备的校准方法、校准装置、校准装置的校准方法和控制器。现有的校准设备采用激光跟踪干涉仪、拉线式传感器等，体积大、操作复杂、成本高，因此难以在实际工厂环境中推广，并且不便于频繁使用，利用率低并且由于单次测量更耗时因此测量效率低。通过本文提供的校准设备和校准装置，可以降低成本同时提供足以符合应用场景的要求的高精度。此外，本文提供的校准方法操作直观简单，因此使用者的使用难度降低，通过采用双向通信的设备，实现数据读取自动化，提供数据可回溯性。另外，本文提供的校准装置与工作台结合，可以作为工作台的配套工具，扩展了使用场景，并且进一步促进工厂自动化。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

Claims (15)

1.一种校准设备，其特征在于，所述校准设备包括：

校准支架，所述校准支架具有校准面；

至少三个千分表，所述千分表彼此正交地安装在所述校准面上。

2.一种使用如权利要求1所述的校准设备进行校准的方法，其特征在于，所述方法包括：

移动机械臂，使所述机械臂的末端靶球在一位置处与所述千分表的顶端接触；

使所述机械臂运动同时保持所述末端靶球的位置不变或者使得所述机械臂的末端靶球移开并且再次移动到所述位置处；

基于所述千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述位置偏离的距离。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运动包括改变所述机械臂的姿态并保持所述机械臂的所述末端靶球的位置不变。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运动包括使得所述机械臂的末端靶球离开所述位置后再次以相同姿态或不同姿态运动到所述位置。

5.一种校准设备，其特征在于，所述校准设备包括：

校准支架，所述校准支架具有校准面；

支撑件，所述支撑件设置在所述校准支架的所述校准面上；

至少三个千分表，所述千分表彼此正交地安装在所述校准面上；

原点定位件，所述原点定位件包括：

凹部，所述凹部设置在所述原点定位件的定位面中；

定位球体，所述定位球体固定在所述原点定位件的所述定位面中，其中

当所述原点定位件被安装到所述校准支架上时，所述定位面面向所述校准面，所述凹部与所述支撑件接合以使得所述原点定位件固定到所述校准支架，并且所述定位球体与所述千分表的顶端接触，使得所述定位球体位于所述至少三个千分表的交点上。

6.如权利要求5所述的校准设备，其特征在于，所述定位球体由金属制成，并且

所述原点定位件包括磁体，所述磁体设置在所述原点定位件与所述定位面相对的表面上并且用于将所述定位球体吸附在所述定位面上。

7.如权利要求5所述的校准设备，其特征在于，所述支撑件是球体，并且所述凹部的形状被构造为与所述支撑件的球体配合，当所述原点定位件被安装到所述校准设备上时，所述支撑件与所述凹部对准使得所述校准支架、所述支撑件与所述凹部之间不会相对移动。

8.如权利要求5所述的校准设备，其特征在于，所述校准设备具有多个支撑件，所述校准支架的所述校准面中具有多个孔，并且其中所述孔与所述支撑件数量相同且位置对应。

9.一种使用如权利要求5-8中任一项所述的校准设备进行校准的方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述原点定位件被安装到所述校准支架的情况下，使用所述千分表确定原点的位置，并基于所述原点建立坐标系；

在所述原点定位件被从所述校准支架卸除的情况下，使机械臂的末端靶球移动到所述坐标系内的一位置处并与所述千分表中的至少一个千分表的顶端接触；

基于所述千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述位置偏离的距离。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述坐标系内的所述位置位于所述原点上方。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

使所述机械臂运动同时保持所述末端靶球的位置不变或者使得所述机械臂的末端靶球移开并且再次移动到所述位置处。

12.一种校准装置，其特征在于，所述校准装置包括：

一个或多个如权利要求1、权利要求6-11中任一项所述的校准设备；

工作台，所述校准设备固定安装在所述工作台上。

13.如权利要求12所述的校准装置，其特征在于，所述校准装置进一步包括底梁，所述校准设备安装在所述底梁上并且通过所述底梁安装在工作台上。

14.一种使用如权利要求12或权利要求13所述的校准装置进行校准的方法，其中所述校准装置包括多个所述校准设备，所述方法包括：

移动所述机械臂使所述机械臂的末端靶球在第一个校准设备的坐标系内的位置处；

移动所述机械臂使得所述机械臂的末端靶球在第二个校准设备的坐标系内的位置处；

基于所述第一个校准设备的千分表和所述第二个校准设备的千分表的读数，确定所述机械臂的末端靶球从所述第一个校准设备的坐标系内的位置和所述第二个校准设备的坐标系内的位置偏离的距离。

15.一种控制器，其特征在于，所述控制器被配置用于执行如权利要求2-4、权利要求9-11和权利要求14中任一项所述的方法。