CN219095180U - 一种机器人磨合综合检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于三正交激光测距的机器人磨合综合检测仪，内置的三个互相正交的加工测距传感器，可以长时间连续检测机器人末端三维坐标，检验机器人磨合过程中产生的定位偏差。另一方面，该综合监测仪内置有声音传感器阵列，可以长时间监听机器人产生的异响，并在第一时间发出报警信号，提醒操作者及时停机，检查异响产生的原因，及时排除问题环节，改善机器人品质。与此同时，上述磨合检测仪可以依据机器人定位偏差的变化曲线和设定的机器人精度指标，给出科学合理的磨合时间，在保证机器人磨合质量的前提下，最大程度的缩短磨合时间，降低生产成本、提高生产效率、扩大生产能力。

Description

一种机器人磨合综合检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种机器人检测仪具体地，涉及一种机器人磨合综合检测仪。

背景技术

机器人磨合，是指机械人零部件在初期运行中接触、摩擦、咬合的过程。在机器人磨合期间，可以调整并提升机器人各部件适应环境的能力，并磨掉零件上的凸起物，使得机器人的精度逐步趋稳。机器人磨合效果的优劣，对机器人的性能、寿命、安全性、经济性将会产生重要的影响。

机器人在完成生产制造之后，其末端始终无法准确到达指定位置，因而存在定位偏差。产生这种现象的原因，主要是由于机器人减速机的新齿轮可能有微小的毛刺之类，导致齿轮组的啮合不顺畅、传动比不稳定、齿轮间隙持续变化，从而使得末端定位产生偏差。而经过几个小时到几十个小时的连续磨合后，上述问题将逐步得到改善，机器人的定位偏差将持续减小，并逐渐趋稳，最后达到一个稳态值。

目前，大多数机器人生产商都会人为指定一定的磨合时间，一般为24~120小时不等。但是，如何确定合理的磨合时间，目前全世界范围内没有任何理论依据可供参考，也没有较为科学的监测手段提供参考依据，完全依靠人工经验或者参照同行的做法来确定。这种人为指定磨合时间的做法，将可能导致两种不利状况：一是磨合时间过短，没有达到预期效果，影响机器人的出厂质量和稳定性与可靠性；二是磨合时间过长，造成生产效率低下，影响产能、增加生产成本。

另一方面，现有的机器人磨合过程由于时间很长，基本都是处于无人值守状态。而磨合运行中通常会存在各种各样的异响，由于无人监听，仅仅是个别人员的偶尔巡检。这将导致异响长时间存在，由此将会对机器人造成损伤，使得机器人的质量与稳定性产生不确定性，甚至产生不可逆转的损坏。

因此，机器人生产领域急需一种可长时间在线检测机器人末端定位偏差及其异响的综合性检测仪器设备，不仅可以检验机器人的定位精度，而且能够依据检测数据给出科学合理的磨合时间，还能在机器人产生异响时发出报警信号。这种磨合综合检测仪及智能磨合方法，对机器人本体性能没有影响，通用性强，使用简单方便，既可以适合新机器人设计、又可以满足在役机器人需要。

发明内容

本实用新型针对目前机器人磨合过程中普遍存在的检测手段匮乏、磨合时间没有科学依据、磨合质量不可靠、生产效率低下等缺陷与不足，提出一种基于三正交激光测距的机器人磨合综合检测仪，内置的三个互相正交的加工测距传感器，可以长时间连续检测机器人末端三维坐标，检验机器人磨合过程中产生的定位偏差。与此同时，该检测仪可以依据机器人定位偏差的变化曲线和设定的机器人精度指标，给出科学合理的磨合时间，在保证机器人磨合质量的前提下，最大程度的缩短磨合时间，降低生产成本、提高生产效率、扩大生产能力。另一方面，该综合监测仪内置有声音传感器阵列，可以长时间监听机器人产生的异响，并在第一时间发出报警信号，提醒操作者及时停机，检查异响产生的原因，及时排除问题环节，改善机器人品质。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种机器人磨合综合检测仪，所述检测仪包括：测距传感器、声音传感器、处理器、显示屏、报警器和反射体，其中：

所述的测距传感器有三个，互相垂直正交，并相交于同一点，可以同步测量反射体的三个正交平面的距离；

所述的声音传感器有多个，构成声传感器阵列，获取机器人本体在磨合过程中发出的声音信号；

所述的处理器为高性能集成式处理器，可以接受来自三个测距传感器的测量数据，并进行数据处理，最终得到反射体中心的三维坐标值；与此同时处理器还可以获取来自多个声音传感器的音频信号，通过声纹分析判断异响的产生；

所述的显示器为多功能显示器，可以显示测量数据和变化曲线（包括三维坐标变化曲线和声音频谱曲线）；

所述的报警器为声光报警器，在检测仪智能判断出合理的磨合时间已到，或者侦测到机器人本体产生异响之后，进行声光报警，提醒操作人员进行相应的处理；

所述的反射体为正方体，六面正交；反射体表面为漫反射特质，以保证激光测距的准确性与可靠性；反射体安装于机器人末端工具坐标系中，并随机器人末端一同移动。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪的工作过程如下：机器人带动反射体移动到检测仪的工作范围之内并停止，检测仪内三个测距传感器实时检测反射体的三个垂直表面的距离值，送入处理器进行处理，通过判断反射体运动状态，提取反射体停止后的三维坐标，实现机器人定位偏差检测。与此同时，本实用新型的机器人磨合综合检测仪通过多个声音传感器实时监测机器人发出的声音信号，实时送入处理器，通过声纹特征识别，判断机器人本体是否产生异响。一旦发现机器人本体产生异响，即可通过报警器报警，提示操作者采取相应的措施。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪，其特征还在于：所述的测距传感器为激光测距传感器，例如基于激光三角测距原理的激光位移传感器，或者是基于TOF原理的激光测距传感器。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪，其特征还在于：所述的声音传感器为具有良好指向性的声音传感器，例如枪式传声器，聚焦机器人本体所在区域的声场。

附图说明

图1为本实用新型的机器人磨合综合检测仪的组成示意图；

图2为本实用新型的机器人磨合综合检测仪的定位偏差测量原理示意图；

图3为本实用新型的机器人磨合综合检测仪的工作原理示意图；

图中：1为测距传感器，2为声音传感器，3为处理器，4为显示器，5为报警器器，6为反射体，7为机器人本体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供一种机器人磨合综合检测仪，所述检测仪包括：测距传感器1、声音传感器2、处理器3、显示屏4、报警器5和反射体6，如图1所示，其中：

所述的测距传感器1有三个，分别是1x、1y和1z，三者互相垂直正交，并相交于同一点，可以同步测量反射体6的三个正交平面的距离；

所述的声音传感器2有多个，图1中有三个，分别是2a、2b和2c，可以构成声传感器阵列，获取机器人本体7在磨合过程中发出的声音信号；

所述的处理器3为高性能集成式处理器，例如一体式工控机、高集成工控板等；所述的处理器3可以接受来自三个测距传感器1x、1y和1z的测量数据，并进行数据处理，最终得到反射体6中心的三维坐标值；与此同时，所述的处理器3还可以获取来自三个声音传感器2a、2b和2c的音频信号，通过声纹分析判断异响的产生；

所述的显示器4为多功能显示器，可以显示测量数据和变化曲线（包括三维坐标变化曲线和声音频谱曲线）；

所述的报警器5为声光报警器，在检测仪智能判断出合理的磨合时间已到，或者侦测到机器人本体7产生异响之后，进行声光报警，提醒操作人员进行相应的处理；

所述的反射体6为正方体，六面正交；反射体表面为漫反射特质，以保证所述的测距传感器1的准确性与可靠性；所述的反射体6安装于机器人本体7末端工具坐标系中，并随机器人末端一同移动。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪的工作过程如下：机器人末端带动反射体6移动到检测仪的工作范围之内并停止，检测仪内三个测距传感器1x、1y和1z实时检测反射体6的三个垂直表面的距离值Dx、Dy和Dz（如图2所示），送入处理器3进行处理，通过判断反射体6的运动状态，提取反射体6停止后的中心点三维坐标，实现机器人定位偏差检测。与此同时，本实用新型的机器人磨合综合检测仪通过三个声音传感器2a、2b和2c实时监测机器人本体7发出的声音信号，实时送入处理器3，通过声纹特征识别，判断机器人本体7是否产生异响。一旦发现机器人本体7产生异响，即可通过报警器报警，提示操作者采取相应的措施。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪的组成原理如图3所示。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪，其特征还在于：所述的测距传感器1为激光测距传感器，例如基于激光三角测距原理的激光位移传感器，或者是基于TOF原理的激光测距传感器。

本实用新型的机器人磨合综合检测仪，其特征还在于：所述的声音传感器为具有良好指向性的声音传感器，例如枪式驻极体电容传声器，聚焦机器人本体所在区域的声场。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

（1）本实用新型提出的机器人磨合综合检测仪采用三个测距传感器对正方形反射体进行非接触检测，通过计算得到机器人末端的三维坐标值和定位偏差，不仅检测精度高，而且对机器人本体没有影响，精准、快速、方便、通用。

（2）本实用新型提出的机器人磨合综合检测仪采用多个声音传感器构成声阵列，对机器人本体发出的声音信号进行实时采集，通过声纹分析提取机器人本体的异响信号，并及时报警，避免机器人产生不必要的损坏，为客户带来增值效益。

（3）本实用新型提出的机器人磨合综合检测仪即智能磨合方法，属于全自动进行，无人值守，可以节省大量的人力物力，降低生产成本，提高经济效益。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (3)

1.一种机器人磨合综合检测仪，其特征是，所述检测仪包括：测距传感器、声音传感器、处理器、显示屏、报警器和反射体，其中：

所述的测距传感器有三个，互相垂直正交，并相交于同一点，可以同步测量反射体的三个正交平面的距离；

所述的声音传感器有多个，构成声传感器阵列，获取机器人本体在磨合过程中发出的声音信号；

所述的处理器为高性能集成式处理器，可以接受来自三个测距传感器的测量数据，并进行数据处理，最终得到反射体中心的三维坐标值；与此同时处理器还可以获取来自多个声音传感器的音频信号，通过声纹分析判断异响的产生；

所述的显示屏为多功能显示器，可以显示测量数据和变化曲线(包括三维坐标变化曲线和声音频谱曲线)；

所述的报警器为声光报警器，在检测仪智能判断出合理的磨合时间已到，或者侦测到机器人本体产生异响之后，进行声光报警，提醒操作人员进行相应的处理；

所述的反射体为正方体，六面正交；反射体表面为漫反射特质，以保证激光测距的准确性与可靠性；反射体安装于机器人末端工具坐标系中，并随机器人末端一同移动。

2.根据权利要求1所述的机器人磨合综合检测仪，其特征是，所述的测距传感器为激光测距传感器，例如基于激光三角测距原理的激光位移传感器，或者是基于TOF原理的激光测距传感器。

3.根据权利要求1所述的机器人磨合综合检测仪，其特征是，所述的声音传感器为具有良好指向性的声音传感器，例如枪式传声器，并且聚焦机器人本体所在区域的声场。

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