CN205394573U - 一种用于机器人位置的三维补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于机器人位置的三维补偿系统,其包括高度补偿模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述高度补偿模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述高度补偿模块包括位移传感器和数据处理单元，所述位移传感器和数据处理单元相连。本实用新型的系统具有高度补偿系统，可以实时的对高度进行精确补偿，在工件高度不一致时，也可以实现良好的作业效果，提高良品率；其视觉模块可进行自动校正，简化示教过程，操作方便，可以在一个循环中对多个工件进行位置补偿，提高工作效率，也可以通过多次拍照来进行位置补偿，在工件较大，并且相机视野范围不够时，也可以进行精确的位置补偿。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种用于机器人位置的三维补偿系统。
背景技术
随着一些元器件向微型化、高精度化方向发展，对生产工艺也提出了越来越高的要求，需要对作业位置精度进行精确的控制。但传统的生产工艺需要靠夹具对工件进行精确固定，生产成本较高、加工精度较低。目前工业机器人系统多数是开环控制，作业轨迹是固定的，这就对工装夹具的精度和产品摆放位置要求很高，只要在安装摆放产品时出现一点偏差就可能会造成产品质量问题，当产品高度出现变化时还可能损坏工具或产品，开环系统控制精度低、稳定性差，严重影响产品质量，增加生产成本。
只有少数工业机器人加入了视觉系统，通过视觉系统对平面坐标的位置偏移进行补偿，但是这些系统示教过程复杂，工作效率低，灵活性不强，无法满足高效的生产要求。仅仅只靠视觉系统对平面偏移进行补偿，而没有高度补偿，在实际生产过程中当工件高度不一致时，也会对产品质量产生不良影响。
发明内容
本实用新型提供一种用于机器人位置的三维补偿系统，该系统通过串口与工业机器人相连接，对工业机器人在点胶、锡焊、锁螺丝的过程中出现的工件位置偏移进行补正，主要应用于3C、家电、汽车电子、电声等行业。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于机器人位置的三维补偿系统，其包括高度补偿模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述高度补偿模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述高度补偿模块包括位移传感器和数据处理单元，所述位移传感器和数据处理单元相连；
所述位移传感器，用于以指定的频率依次测量各工件实时操作轨迹的高度信息；所述数据处理单元，用于接收位移传感器测量的高度信息，并计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，并将高度补偿量传送给控制模块；所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收高度补偿模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行高度补偿；所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；所述人机交互单元，用于人机信息交互；所述存储单元，用于存储高度补偿模块和控制模块处理后的数据。
优选地，所述位移传感器采用激光位移传感器。
优选地，所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。
优选地，所述通信模块包括USB接口和RS232串口。
优选地，所述人机交互单元采用液晶显示屏。
优选地，所述存储单元采用SD卡。
优选地，所述系统还包括视觉模块，所述的视觉模块与控制模块相连；所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。
优选地，所述图像采集单元包括工业相机和光源。
优选地，所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。
优选地，所述图像处理器为DSP芯片。
本实用新型相对于现有技术有以下有益效果：
(1)本实用新型的系统具有高度补偿系统，可以实时的对高度进行精确补偿，在工件高度不一致时，也可以实现良好的作业效果，提高良品率。
(2)本实用新型的视觉模块可进行自动校正，简化示教过程，操作方便。
(3)本实用新型的视觉模块可以在一个循环中对多个工件进行位置补偿，提高工作效率。
(4)本实用新型的视觉模块可以通过多次拍照来进行位置补偿，在工件较大，并且相机视野范围不够时，也可以进行精确的位置补偿。
附图说明
图1为本实用新型的模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的描述。
实施例1
一种用于机器人位置的三维补偿系统，其包括高度补偿模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述高度补偿模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述高度补偿模块包括位移传感器和数据处理单元，所述位移传感器和数据处理单元相连；
所述位移传感器，用于以指定的频率依次测量各工件实时操作轨迹的高度信息；所述数据处理单元，用于接收位移传感器测量的高度信息，并计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，并将高度补偿量传送给控制模块；所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收高度补偿模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行高度补偿；所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；所述人机交互单元，用于人机信息交互；所述存储单元，用于存储高度补偿模块和控制模块处理后的数据。
其中，所述位移传感器采用激光位移传感器。
其中，所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。
其中，所述通信模块包括USB接口和RS232串口。
其中，所述人机交互单元采用液晶显示屏。
其中，所述存储单元采用SD卡。
系统工作之前首先进行示教，主要是对高度补偿模块进行示教。本系统的示教只需要对基准工件进行一次示教，然后根据工件的排列方式编辑矩阵，就可以完成对所有工件的示教。
高度补偿系模块示教，沿着工件操作轨迹按照指定的频率采集距离信息，作为工件的基准高度信息。
高度补偿模块能够以指定的频率依次测量各工件实时操作轨迹的高度信息，同时与基准高度比较，计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，测量完成后由控制系统对工件操作轨迹进行高度补偿。
实施例2
一种用于机器人位置的三维补偿系统，其包括高度补偿模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述高度补偿模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述高度补偿模块包括位移传感器和数据处理单元，所述位移传感器和数据处理单元相连；
所述位移传感器，用于以指定的频率依次测量各工件实时操作轨迹的高度信息；所述数据处理单元，用于接收位移传感器测量的高度信息，并计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，并将高度补偿量传送给控制模块；所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收高度补偿模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行高度补偿；所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；所述人机交互单元，用于人机信息交互；所述存储单元，用于存储高度补偿模块和控制模块处理后的数据。
其中，所述位移传感器采用激光位移传感器。
其中，所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。
其中，所述通信模块包括USB接口和RS232串口。
其中，所述人机交互单元采用液晶显示屏。
其中，所述存储单元采用SD卡。
本实用新型的系统还包括视觉模块，所述的视觉模块与控制模块相连；所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。
其中，所述图像采集单元包括工业相机和光源。
其中，所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。
其中，所述图像处理器为DSP芯片。
本实用新型的视觉模块的工业相机采集了工件实时位置的图像后，图像处理器，也就是DSP芯片通过模板匹配、轮廓提取、坐标计算，并进行图像校正，建立图像坐标与机器人坐标的关系，从而计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。控制模块采用嵌入式ARM9芯片，负责逻辑运算，管理和协调各模块单元的运行，并集合视觉模块得到的平面偏移量、旋转量，控制机器人进行三维位置补偿。通信模块主要包括USB接口、RS232串口，USB接口用于连接鼠标，RS232串口用于与机器人通信。人机交互单元采用液晶显示屏；存储单元采用SD卡，用于存储处理后的数据。
本实用新型的视觉模块的工业相机采集了工件实时位置的图像后，图像处理器，也就是DSP芯片通过模板匹配、轮廓提取、坐标计算，并进行图像校正，建立图像坐标与机器人坐标的关系，从而计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。控制模块采用嵌入式ARM9芯片，负责逻辑运算，管理和协调各模块单元的运行，并集合视觉模块得到的平面偏移量、旋转量，控制机器人进行三维位置补偿。通信模块主要包括USB接口、RS232串口，USB接口用于连接鼠标，RS232串口用于与机器人通信。人机交互单元采用液晶显示屏；存储单元采用SD卡，用于存储处理后的数据。
系统工作之前首先进行示教，包括视觉模块示教和高度补偿模块示教两部分。本系统的示教只需要对基准工件进行一次示教，然后根据工件的排列方式编辑矩阵，就可以完成对所有工件的示教。
视觉模块示教，先进行图像的校正，以建立图像坐标与机器人物理坐标的关系，由相机对基准工件进行拍照，在采集得到的图像中选择参考点，并设置机器人移动间隔d，控制模块驱动机器人以参考点为中心进行平移移动，每次移动距离为d，共8个点，记录移动后每个点的物理坐标，同时视觉模块实时记录每次移动后参考点在图像中的位置，通过这些点计算出图像坐标与机器人物理坐标的关系。
高度补偿系模块示教，沿着工件操作轨迹按照指定的频率采集距离信息，作为工件的基准高度信息。
系统工作时首先由视觉模块进行平面偏移量和旋转量的补偿，然后再由高度补偿模块进行高度补偿。
视觉模块依次对工件进行拍照，并将工件实时MARK点与基准模板MARK点比较，计算出实时工件相对于基准工件的平面位置偏移量并进行保存，然后，再由控制系统对工件操作轨迹进行平面位置补偿。
高度补偿模块按照视觉模块对工件进行平面位置补偿后的轨迹，以指定的频率依次测量各工件操作轨迹的高度信息，同时与基准高度比较，计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，测量完成后由控制系统对工件操作轨迹进行高度补偿。
通过以上步骤，达到对工件平面偏移及旋转的补偿和高度补偿的目的。
Claims (10)
1.一种用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：其包括高度补偿模块、控制模块、通信模块、人机交互单元和存储单元；所述高度补偿模块、通信模块、人机交互单元和存储单元分别与控制模块相连；所述高度补偿模块包括位移传感器和数据处理单元，所述位移传感器和数据处理单元相连；
所述位移传感器，用于以指定的频率依次测量各工件实时操作轨迹的高度信息；
所述数据处理单元，用于接收位移传感器测量的高度信息，并计算出实时工件相对于基准工件的高度补偿量，并将高度补偿量传送给控制模块；
所述控制模块，用于管理和协调各模块的运行；接收高度补偿模块传送的计算结果进行逻辑运算，将运算结果转化为指令从而控制机器人进行高度补偿；
所述通信模块，用于与机器人及其他外围设备进行信息交换；
所述人机交互单元，用于人机信息交互；
所述存储单元，用于存储高度补偿模块和控制模块处理后的数据。
2.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述位移传感器采用激光位移传感器。
3.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述控制模块采用嵌入式ARM9芯片。
4.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述通信模块包括USB接口和RS232串口。
5.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述人机交互单元采用液晶显示屏。
6.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述存储单元采用SD卡。
7.根据权利要求1所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：其还包括视觉模块，所述的视觉模块与控制模块相连；所述视觉模块包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元和图像处理单元相连。
8.根据权利要求7所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述图像采集单元包括工业相机和光源。
9.根据权利要求7所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述图像处理单元包括图像采集卡和图像处理器；
所述图像采集卡，用于将工业相机采集到的模拟图像转化为数字图像，并传送给图像处理器；
所述图像处理器，用于对接收到的数字图像进行计算得到工件实时位置与基准位置的偏移量和旋转量。
10.根据权利要求9所述的用于机器人位置的三维补偿系统，其特征在于：所述图像处理器为DSP芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620130921.4U CN205394573U (zh) | 2016-02-22 | 2016-02-22 | 一种用于机器人位置的三维补偿系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201620130921.4U CN205394573U (zh) | 2016-02-22 | 2016-02-22 | 一种用于机器人位置的三维补偿系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205394573U true CN205394573U (zh) | 2016-07-27 |
Family
ID=56449093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620130921.4U Active CN205394573U (zh) | 2016-02-22 | 2016-02-22 | 一种用于机器人位置的三维补偿系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN205394573U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110587616A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-20 | 辽宁成大生物股份有限公司 | 细胞工厂操作工艺方法 |
| CN111958115A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-20 | 上海智殷自动化科技有限公司 | 一种用于激光焊缝跟踪的快速手眼标定方法 |
| CN112123336A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-25 | 上海节卡机器人科技有限公司 | 一种用于引导机器人吸取蜂鸣器进行除尘的方法 |
| CN113175919A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-27 | 力野精密工业（深圳）有限公司 | 一种汽车五金传递模摄影测量装置及方法 |
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2016
- 2016-02-22 CN CN201620130921.4U patent/CN205394573U/zh active Active
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