KR920008141B1 - Robot performance measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 로봇의 성능측정 및 계수인식 테스터와 측정대상 로봇 및 주변기기의 연결상태를 보인 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram showing the connection between the performance measurement and coefficient recognition tester and the measuring robot and the peripheral device of the present invention.
제2a, b도는 로봇의 성능측정 및 계수인식 테스터를 서로 직교되는 방향으로 절단하여보인 종단면도.Figure 2a, b is a longitudinal cross-sectional view of the performance measurement and coefficient recognition tester of the robot cut in a direction perpendicular to each other.
제3도는 유니버셜 조인트의 확대 종단면도.3 is an enlarged longitudinal sectional view of the universal joint.
제4도는 본 발명 장치의 측정 및 분석을 위한 프로그램의 선택화면 구성도.4 is a configuration diagram of a selection screen of a program for measurement and analysis of the device of the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 전기적 동작 흐름도.5 is a flow chart of electrical operation in accordance with the present invention.
제6도 내지 제11도는 본 발명의 로봇의 성능측정 및 계수인식 장치에 의해 측정분석된 반복정확도(Repeatibility), 직선정확도(Linear Accuracy), 원호정확도(Circular Accuracuy), 위치 정확도(Positioning Accuracy) 및 속도오차(Velocity Behavior)를 각각 보인 도면.6 to 11 show the repeatability, linear accuracy, circular accuracy, position accuracy and positioning accuracy measured and analyzed by the performance measurement and coefficient recognition device of the robot of the present invention. Figures showing Velocity Behavior.
제12도는 계수인식을 위한 동작을 보인 도면.12 is a view showing an operation for coefficient recognition.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 로봇의 성능측정 및 계수인식 테스터 2 : 유니버셜 조인트1: Robot performance measurement and coefficient recognition tester 2: Universal joint
3 : 로봇 4 : 로봇제어기3: robot 4: robot controller
5 : 포트 6 : 프린트5: port 6: print
7 : 컴퓨터 8 : 카운터7: computer 8: counter
13, 13' : 회전축 14 : 리니어 스케일13, 13 ': axis of rotation 14: linear scale
15 : 로터리 엔코더15: rotary encoder
본 발명은 로봇의 성능측정 및 계수인식(Calibration)장치에 관한 것이다.The present invention relates to a performance measurement and calibration device (calibration) of the robot.
최근 공장자동화 추세에 힘입어 생산라인에서의 로봇의 역할이 다양화 되어가면서 그 중요성이 더해가고 있다. 로봇 사용의 폭이 넓어짐에 따라 로봇의 유연성이나 신뢰성에 대한 요구도 증대하고 있으며, 이를 위한 측정장치와 계수인식장치에 대한 중요성도 부각되고 있다.With the recent trend of factory automation, the role of robots in the production line has been diversified and its importance is increasing. As the use of robots gets wider, the demand for flexibility and reliability of robots is increasing, and the importance of measuring devices and counting devices is also increasing.
이러한 장치는 로봇 제작자나 사용자에게 있어서, 품질검사나 성능향상 및 응용에 대한 판정시스템으로서의 중요한 위치를 차지하며, 차후 로봇 시스템에 오프라인 프로그래밍 시스템(off-line programming system)이 도입될 경우, 하나의 계수인식장치로 사용되어질 수도 있다.Such a device occupies an important position as a judgment system for quality inspection, performance improvement and application for a robot manufacturer or a user, and when an off-line programming system is introduced into a robot system in the future, one coefficient It can also be used as a recognition device.
종래의 로봇 성능측정 및 계수인식장치로는 그 응용방식에 따라 여러형태의 장치가 사용되어 왔으며, 특히 카메라를 이용하거나 간섭계(interferometer) 또는 테오도라이트(theodolite)를 이용한 장치등이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이러한 장치들은 대부분 고가이고 사용할 수 있는 활용영역이 제한되는 등의 결점을 갖고 있었다.Conventional robot performance measurement and coefficient recognition devices have been used in various forms, depending on the application. Especially, a device using a camera or an interferometer or theodolite has been used. . However, most of these devices have the disadvantages such as high price and limited use area.
따라서 본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 동작이 간단하면서 활용영역이 광범위하며 소형으로 제작되고 저가로 운용할 수 있는 로봇의 성능 측정 및 계수인식장치를 제공함을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned drawbacks, and its object is to provide a performance measurement and coefficient recognition device for a robot which can be operated in a simple manner, has a wide range of applications, can be made compact, and can be operated at low cost.
본 발명에 의한 로봇의 성능측정 및 계수인식장치는 2개의 회전축과 1개의 병진축으로 구성되는 본체와 3개의 회전축으로 구성된 유니버셜 조인트의 조합으로 이루어지는 기계적 운동부와, 이 운동부에서의 위치변화를 측정하는 엔코더(encoder) 및 리니어 스케일(linear scale)로 구성되는 센서부와, 카운터를 통해 입력된 위치데이터로부터 로봇의 위치좌표를 계산하여 로봇의 성능측정 및 계수인식을 수행하는 소프트웨어로 이루어진다.The performance measurement and coefficient recognition device of the robot according to the present invention comprises a mechanical movement part composed of a combination of a main body consisting of two rotational axes and one translational axis, and a universal joint consisting of three rotational axes, The sensor unit includes an encoder and a linear scale, and software that calculates the position coordinates of the robot from the position data input through the counter, and performs performance measurement and coefficient recognition of the robot.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다.The apparatus of the present invention configured as described above has the following features.
-임의의 로봇을 운동데이타(kinematic data)로 선택하여 사용하고,-Select and use any robot as kinematic data
-로봇공구선단(Tool Center Point)에서 10μm이내의 측정정확도를 가지며,Measurement accuracy within 10μm at the tool center point
-기본적으로는 2축의 회전축과 1축의 병진축을 구비하고,Basically, it has two axes of rotation and one axis of translation.
-로봇과의 연결부위에 3축의 유니버셜 조인트를 연결하여 전체적으로 6자유도를 갖는 시스템을 구성하며,-Connect the 3 axis universal joint to the connection part with the robot to form a system with 6 degrees of freedom as a whole.
-로봇 시스템의 절대좌표계를 정의하고,Define the absolute coordinate system of the robotic system,
-로봇의 반곡위치오차(Repeatibility)를 측정하며,-Measure the repeatability of the robot
-연속경로 운동시 경로오차(Path Accuracy)를 측정하고,To measure the path accuracy during continuous path exercise,
-로봇의 속도오차 및 가속도 오차를 측정하고,Measure the speed error and acceleration error of the robot,
-로봇 운동정지시 응답특성(오버슈트, 진동, 정착시간)을 측정하고,-Measure response characteristics (overshoot, vibration, settling time) when robot motion is stopped,
-로봇 운동 계수인식 알고리즘을 제공한다.-Provides robot motion coefficient recognition algorithm.
이하 본 발명의 구성과 작용효과등을 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and effect of the present invention will be described in detail.
제1도는 본 발명에 의한 로봇 성능측정 및 계수인식 테스터의 전체적인 시스템의 구성이 도시되어 있는 바, 이에 도시한 바와 같이 로봇 성능측정 및 계수인식 테스터는 유니버셜 조인트(2)를 중간에 개재하여 로봇(3)와 연결되어 있으며, 상기 로봇(3)는 로봇 제어기(4)와 연결되고 그 로봇 제어기(4)는 포트(예를 들어 RS232C포트)(5)를 통하여 컴퓨터(7)에 연결됨과 아울러 상기 성능측정 및 계수인식 테스터(1)는 로봇(3)에 의해 직접 구동되어 원하는 측정점에서 변화량을 읽어 들일 수 있도록 업 다운 카운터(8)에 연결되고, 그 업 다운 카운터(8)는 컴퓨터(7)에 연결되어 있으며, 컴퓨터(7)에는 프린터(6)가 연결되어 측정 및 계수인식 결과를 프린트할 수 있도록 되어 있다.1 is a configuration of the overall system of the robot performance measurement and coefficient recognition tester according to the present invention, as shown in the robot performance measurement and coefficient recognition tester is a robot ( 3), the
제2a, b도는 본 발명의 요부인 성능측정 및 계수인식 테스터의 구성을 서로 직교되는 방향에서 보인 종단면도로서 이를 참조하면 본 고안에 의한 성능측정 및 계수인식 테스터는 기본적으로 수개의 다리(11)를 가지는 지지프레임(12)과, 그 지지프레임(12)에 수직방향으로 설치되는 회전축(13)과, 그 상측부에 수평방향으로 설치되는 회전축(13')과 최상단부에 설치되는 그 회전축(13')을 중심으로 360o범위에서 회전하는 리니어 스케일(병진축)(14)과, 상기 회전축(13)(13')의 단부에 각각 연결되는 로터리 엔코더(15)로 구성되어 측정하는 변위가 로터리 엔코더(15)와 리니어 스케일(14)에 의하여 측정되도록 되어 있다.2a, b is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of the performance measurement and coefficient recognition tester which is the main part of the present invention in a direction orthogonal to each other. Referring to this, the performance measurement and coefficient recognition tester according to the present invention basically has several legs (11).
상기 회전축(13)은 회전시 흔들림을 방지하기 위하여 각각 3단계로 조합된 지지베어링(16)에 의해 양단부가 고정되어 있다.Both ends of the rotating
상기 로터리 엔코더(15)는 회전축(13)(13')에 직접 부착되어 회전정확도를 얻기 위해 25배 디바이더(divider)를 사용하는 것이 바람직하다. 기본펄스는 135,000pulse/rev이고, 4배의 디바이딩(dividing)을 거쳐 540,000pluse 얻어진다.The
상기 리니어 스케일(14)은 지지대(17)상부에 리니얼 베어링 가이드(18)(19)를 개재하여 직선이동하도록 되어 상기 지지대(17)와 리니어 베어링 가이드(19)의 단부에는 기구적 스위치(110)와 스토퍼(111)가 고정되어 있으며, 상기 지지대(17)의 중간부에는 제로 포인트 디텍터(112)가 고정되어 있다.The
상기 리니어 스케일(14)은 1μm(option 5μm)의 분해능과 4.8μm의 정확도를 제공한다. 따라서 측정기 자체의 계수인식이 완벽하면 측정기의 최대선단(800mm)에서 15μm의 정확도가 보장된다.The
제2도에서 미설명 부호 113,113'는 이동부를 표시한 것이다.In FIG. 2,
제3도는 로봇의 측정기를 연결하는 유니버셜 조인트의 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 유니버셜 조인트(2)는 로봇와의 연결부위에 운동성을 향상시키기 위해 3개의 회전축으로 이루어져 있으며, 2개의 플랜지(21,25)에 커넥팅로드(22, 23)의 일단부가 볼베어링(26,28)으로 지지되어 연결되고, 상기 커넥팅로드(22,23)의 타단부는 커넥팅핀(24) 및 볼베어링(27)을 개재하여 상호 연결되어 있다.3 is a longitudinal cross-sectional view of the universal joint connecting the measuring instrument of the robot, as shown in the universal joint (2) is composed of three rotating shafts to improve the mobility in the connection with the robot, two flanges (21, One end of the connecting
제3도에서 29는 지지대를 보인 것이다.In Figure 3, 29 shows the support.
한편, 상기 로타리 엔코더(15)와 리니어 스케일(14)의 출력은 변위에 비례하는 펄스열이므로 이것을 카운트하는 회로가 필요하게 된다. 엔코더(15)와 리니어 스케일(14)은 모두 양방향운동이 기능하므로 업 다운 카운팅을 수행하기 위해 카운터보드가 제작되며 운동영역을 충분히 확보하기 위하여 각각 107을 계수할 수 있도록 설정된다.On the other hand, since the output of the
또한 측정자료의 처리와 분석을 용이하게 하기 위하여 미국 나쇼날 인스트루먼트사의 랩윈도우(Labwindows)가 사용된다. 이 소프트웨어의 특징은 C언어와 퀵베어직(Quick BASIC)언어를 사용할 수 있으며, 통계기능, 곡선맞춤(curve fitting), 2차원 그래픽등의 다양한 기능들이 라이브러리로 존재한다.In addition, National Instruments Labwindows is used to facilitate the processing and analysis of measurement data. The software features C and Quick BASIC languages, and features a library of statistical functions, curve fitting, and two-dimensional graphics.
이들 라이브러리를 이용하여 측정자료의 분석과 그래픽 표시를 수행한다.These libraries are used to perform analysis and graphical display of measurement data.
로봇과 성능측정 및 계수인식장치의 일부를 구성하는 소프트웨어는 기본적으로 C언어를 사용하며 제4도에 도시한 바와 같은 메뉴시스템으로 이루어진다.The software that forms part of the robot and the performance measurement and counting device basically uses the C language and consists of a menu system as shown in FIG.
제5도는 본 발명에 의한 측정시스템의 전기적 측면에서의 동작흐름도를 보인 것이다.5 shows an operational flow diagram in terms of electrical aspects of the measurement system according to the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명의 장치는 성능측정 및 계수인식 테스터(1)가 상기 로봇(3)에 의해 직접 구동되어 원하는 측정점에서 리니어 스케일(14)과 엔코더(15)에 의해 감지되는 변화량을 업 다운 카운터(8)를 통해 읽어들이고 그 측정 위치데이타로부터 로봇(3)의 위치좌표를 계산하여 로봇공구선단(Tool Center Poling=TCP)의 절대위치 측정하게된다. 그리고 각 엔코더(15) 및 리니어 스케일(14)에 각각 연결된 업다운 카운터(8)에서 읽어들인 포인트들은 컴퓨터(7)에 파일의 형태를 저장된 후 측정 데이터 처리전용소프트웨어인 랩윈도우(Labwindows)의 처리를 통해 컴퓨터(7)에서 분석된다. 또한 로봇 제어기(4)에 의하여 로봇(3)의 시동 및 정지신호에 대한 송수신과 프로그램 메뉴선택 및 파일전송이 수행되고 측정 및 계수인식 결과는 프린터(6)를 통해 출력된다.The apparatus of the present invention as described above, the performance measurement and
다음에 로터리 엔코더(15), 리니어 스케일(14)등의 센서부의 출력으로부터 성능 측정 및 계수인식에 이르는 데이터 처리 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.Next, a data processing flowchart from the output of the sensor unit such as the
메뉴는 마이크로소프트사의 윈도우 개발 툴키드(Window(MS-DOS)Development Toolkit)를 이용하여 구성하였으며 사용방법은 마우스를 이용하여 메뉴-풀다운(menu pulldown)등을 선택한다. 각 메뉴의 세부 내용은 다음과 같다.The menu was configured using Microsoft's Windows (MS-DOS) Development Toolkit, and the user can select menu pulldown using the mouse. Details of each menu are as follows.
파일(File) : 메뉴중 파일을 선택하면 다음의 기능들을 수행한다.File: Select File from the menu to perform the following functions.
-Open : 기존의 파일을 연다.-Open: Open an existing file.
-New : 새로운 작업파일을 연다.-New: Open a new work file.
-Floppy : 생성된 파일을 플로피 디스켓에 복사한다.-Floppy: Copy the generated file to a floppy diskette.
-Save : 작업파일을 저장한다.-Save: Save the work file.
-Delete : 기존의 파일을 지운다.-Delete: deletes the existing file.
-Print : 작업파일을 프린터로 출력한다.-Print: Print job file to printer.
-Quit : 동작을 종료한다.-Quit: End the operation.
로봇운동계(Rovot Kinematics) : 측정대항 로봇의 모든 운동데이터는 각각 파일에 저장되어 있으며 로봇이 선택되어지면 그 로봇의 운동데이타 파일로부터 값을 읽어들인다. 초기의 운동데이타 파일은 사용자가 입력시켜야 하며, 계수인식 과정을 거치면그 값들이 갱신된다.Robot Kinematics: All the robot's motion data are stored in the file. When the robot is selected, the robot's motion data file is read. The initial exercise data file must be input by the user, and the values are updated after the coefficient recognition process.
로봇 프로그램 준비(Send rovbot program) : 지정된 경로를 따라 생성된 로봇 프로그램은 로봇코드로 변화되어 로봇 제어기(4)에 보내진다. 이렇게 보내지는 프로그램코드는 각각 고유의 번호를 부여받으며, 실제로 로봇의 구동은 이 번호를 선택함으로써 이루어진다. 로봇 프로그램은 로봇을 직접 티치-인(Teach-in)함으로써 만들 수도 있다. 이 통신은 RS-232C포트(5)를 통해 이루어진다.Send rovbot program: The robot program generated along the designated path is converted into a robot code and sent to the
측정 및 평가(Measure) : 결정된 경로를 따라 로봇이 움직이며 그 움직임을 측정하여 분석하는 것이 이 시스템의 최종 목표이며, 이 부분에서 그 측정작업이 이루어진다. 먼저 측정대상이 선택되면 그에 맞는 경로의 로봇 프로그램번호를 로봇 제어기(4)에 보내주어 로봇을 움직이며 측정기로부터 로봇의 작업 공구선단(TCP)의 위치값을 읽어들인다.Measurement and Measurement: The robot moves along the determined path, and the ultimate goal of the system is to measure and analyze the movement. This is where the measurement takes place. First, when the measurement target is selected, the robot program number of the path corresponding thereto is sent to the
읽어들인 측정값은 파일에 저장하며, 측정이 끝난 후 값들을 처리하여 분석을 실시한다. 측정기로부터 입수되는 데이터를 처리하고 표현하는 항목은 다음과 같다.The measured values are saved in a file, and after the measurement, the values are processed for analysis. The items that process and represent the data obtained from the meter are:
-반복정확도(Repeatibility) : 로봇의 반복정확도는 로봇의 가장 기본적인 성능사양이며 현재 로봇에서 가장 많이 이용되는 터치 앤드 플레이백 오퍼레이션(teach play back operation)에서의 성능을 결정해주는 가장 중요한 요소이다.Repeatability: The robot's repeatability is the most basic performance specification of the robot and the most important factor that determines the performance in the touch play back operation most commonly used in the robot.
본 시스템에서는 반복정확도를 여러 방면에서 해석하는 것이 가능하며, 특히 접근 방향을 여러방향으로 해서 동시에 측정하는 것이 가능하다. 로봇(3)로부터 측정신호가 들어오면 그때의 업 다운 카운터(8)의 계수치를 읽어들여 로봇좌표로 변화하고, 다음 신호를 기다린다. 로봇으로부터 종료신호가 들어오면, 그때의 업 다운 카운터(8)의 계수치를 읽어들여 처리한 후 측정된 결과들을 X-Y, Y-Z, Z-X평면(X,Y,Z는 좌표축) 형태로 각각 화면에 보여준다. 이때 평면상에서의 평균값, 최대측정값, 평균값 +30편차, 명령점, 및 산출평균점을 동시에 보여준다(제6도). 다음으로 각 축에 대한 측정결과를 화면으로 나타낸다(제7도). 마지막으로 각 축과 평면에 대한 해석결과를 수치로 화면에 나타낸 후 작업을 종료한다.In this system, it is possible to analyze the repeatability accuracy in various ways, and in particular, it is possible to measure the approach direction in several directions at the same time. When a measurement signal is input from the
-선형경로오차측정(Linear Accruracy) : 선형경로 오차측정은 로봇의 연속경로 운동시의 성능을 측정하기 위한 방법으로 전체경로는 사각형을 구성하는 것으로 한다. 로봇(3)에서 측정시작신호가 들어오면 컴퓨터(7)에 의해서 결정되는 표본 추출률에 따라 위치값들을 계속 읽어들여 저장하며, 로봇으로부터 종료 신호가 들어오면 읽어들이는 작업을 종료하고 분석을 개시한다. 로봇의 경로가 그리는 사각형은 임의의 공간상에서의 경로이므로 이것을 평면에 맵핑(mapping)시켜주는 작업이 선행된다.Linear Accruracy: Linear path error measurement is a method to measure the performance of the robot's continuous path movement. When the measurement start signal is received from the
화면에는 평면상에 맵핑된 이상적인 사각형 경로와 측정된 로봇의 경로 및 각 선분에 대하여 측정경로를 선형맞춤(linear fitting)시켜준 맞춤선(fitted line)들이 동시에 보여진다(제8도). 다음으로 측정된 경로를 평면에 맵핑시켰을 때 그 평면에서 벗어나는 양을 화면으로 보여준다. 마지막으로 해석결과를 수치로 화면에 보여준 후 작업을 종료한다.The screen simultaneously shows the ideal rectangular path mapped on the plane, the path of the measured robot, and the fitted lines that linearly fit the measurement path for each line segment (Figure 8). Next, when the measured path is mapped to a plane, the screen shows the amount of deviation from the plane. Finally, the result of analysis is displayed on the screen and the work is finished.
-원형경로 오차측정(circula Accuracy) : 원형경로 오차측정은 로봇이 곡선운동을 수행하는 경우의 오차를 대표적으로 보여줄 수 있다는 점에서 매우 중요하다. 로봇(3)에서 측정시작신호가 들어오면 컴퓨터(7)에 의해서 결정되는 표준 추출률에 따라 위치값들을 계속 읽어들여 저장하고 로봇으로부터 종료신호가 들어오면 읽어들이는 작업을 종료하고 분석을 시작한다.Circular path error measurement: The circular path error measurement is very important in that it can represent the error when the robot performs the curved motion. When the measurement start signal is received from the
로봇의 경로가 그려내는 원은 임의의 공간상에서의 경로이므로 이것을 평면으로 맵핑시켜주는 작업이 선행된다. 화면에는 평면상에 맵핑된 이상적인 경로와 중심점, 측정된 로봇의 경로, 및 측정된 경로들을 맞춤(fitting)시킨 원과 중심점들이 동시에 보여진다(제9도). 다음으로 측정된 경로를 평면에 맵핑시켰을 때 그 평면에서 벗어나는 양을 화면으로 보여준다. 마지막으로 해석 결과를 수치로 화면에 보여준 후 작업을 종료한다.Since the circle drawn by the robot's path is a path in arbitrary space, the work of mapping it to a plane is preceded. The screen simultaneously shows the ideal path and center point mapped on the plane, the path of the robot measured, and the circle and center point fitting the measured paths (Fig. 9). Next, when the measured path is mapped to a plane, the screen shows the amount of deviation from the plane. Finally, the analysis results are displayed on the screen numerically and the work is finished.
-위치정확도측정(Positioning Accuracy) : 위치정확도의 측정은 로봇(3)의 지점간(Point to Point)측정시 그와 동시에 상승시간(rising time), 정착시간(settling time), 최대 오버슈트 및 정상상태 오류등을 살펴보기 위한 것으로서 로봇의 중요한 성능사양을 측정하는 것이다.Positioning Accuracy: Positioning accuracy is measured at the same time when measuring the point to point of the robot (3), rising time, settling time, maximum overshoot and normal. The purpose of this study is to measure the state error and to measure the robot's important performance specifications.
로봇(3)에서 측정시작신호가 들어오면 컴퓨터(7)에 의해서 결정되는 표본 추출률에 따라 위치값들을 계속 읽어들여 저장하며, 로봇으로부터 종료신호가 들어오면 읽어들이는 작업을 종료하고 해석을 시작한다. 먼저 화면상에 축단위로 이상위치결정명령, 실제위치결정명령과 측정위치를 동시에 보여주고, 그 각각을 다시한번 화면에 보여준다. 마지막으로 해석결과를 수치로 화면에 보여준 후 작업을 종료한다(제10도).When the measurement signal is received from the
-속도오차측정(Velocity Behavior) : 속도오차의 측정은 로봇(3)이 속도명령에 따라 움직이는 경향을 측정하는 것으로서, 한번 측정에 한 축에 대한 정보만을 구한다. 먼저 사용자가 한 축에 대한 속도를 결정하여 그것을 로봇에 전달한다.Velocity Behavior: Velocity behavior is a measure of the tendency of the robot (3) to move in accordance with the speed command. It only obtains information about one axis in one measurement. First, the user determines the speed for one axis and passes it to the robot.
로봇(3)에서 측정시작신호가 들어오면 위치값을 읽어들이며, 종료신호가 들어오면 읽는 작업을 종료한다.When the measurement start signal is input from the
읽어들인 위치데이타를 로봇 좌표계로 변환시킨 후 지정한 축의 값들을 표본 추출물에 따라 미분한다. 이런 과정을 거쳐 얻어진 데이터를 명령과 함께 화면에 나타낸 후 작업을 종료한다(제11도).After converting the read position data into the robot coordinate system, the values of the designated axis are differentiated according to the sample extract. The data obtained through this process is displayed on the screen together with the command, and then the operation is finished (Fig. 11).
제12도는 계수인식을 위한 동작을 보인 도면으로, 이에 근거하여 기구학적 프로그램의 개념을 살펴보면 다음과 같다.12 is a view showing the operation for coefficient recognition, based on the concept of the kinematic program as follows.
이 방법에서는 우선 각각의 조인트들을 회전시켜서 얻은 점들로부터 최소제곱법을 이용, 회전평면과 회전 중심을 평가하여 회전평면으로부터는 이 평면의 단위표준벡터에 해당하는 조인트 축을 나타내는 벡터(a)를 구하고, 회전중심으로부터는 조인트 축이 통과하는 점(p)을 구한다. 이 구해진 a, p로부터 변경운동모델의 운동매개변수들을 구해낸다. 도시된 측적개략도에서 볼 수 있듯이, i번째 조인트만을 회전시켜서 구해진 점들을 Pij(j=l,...m)이라고 할 때, 이 측정된 점들의 위치데이타로부터 i번째 회전평면과 i번째 회전중심을 구한다. 여기서 측정된 점들의 위치데이타(Pij)로부터 i번째 회전평면과 i번째 회전중심을 구하는 문제는, Xi를 구해질 회전평면상의 점에 각각 대응하는 점들, a를 이 회전평면에 대한 단위표준벡터, Pi,c를 i번째 회전중심이라고 할 때, 다음의 식을 갖는 함수의 최소화방법으로 해결할 수 있다.In this method, first, by using the least square method from the points obtained by rotating the respective joints, the plane of rotation and the center of rotation are evaluated, and from the plane of rotation, a vector (a) representing the joint axis corresponding to the unit standard vector of this plane is obtained. From the center of rotation, find the point (p) through which the joint axis passes. The motion parameters of the modified motion model are obtained from the obtained a and p. As can be seen from the illustrated schematic diagram, when the points obtained by rotating only the i-th joint are referred to as P ij (j = l, ... m), the i-th rotation plane and the i-th rotation from the position data of these measured points Find the center. The problem of obtaining the i th rotation plane and the i th rotation center from the measured position data of the points (P ij ) is that the points corresponding to the points on the rotation plane for which X i are to be calculated, a are the unit standard for this rotation plane. If the vector, P i , c is the i-th center of rotation, a function with This can be solved by minimizing
앞에서 구하여진 회전평면과 회전중심 및 변형운동모델에서 제시된 링크좌표 프레임을 정의하는 방법에 의해 변환 매트릭스를 구성하며, 이때 사용된 위치데이터가 센서부좌표 프레임에 대한 좌표값들이므로 구하여진 변형 매트릭스들은 i번째 좌표프레임을 센서부좌표 프레임에 대하여 나타내주는 변형 매트릭스이다.The transformation matrix is formed by defining the link coordinate frame presented in the rotation plane, the rotation center, and the deformation motion model obtained above. In this case, the deformation matrices obtained because the position data used are the coordinate values of the sensor subordinate frame. Deformation matrix indicating the i th coordinate frame with respect to the sensor subordinate frame.
구해진 변형 매트랙스를The resulting deformation matrix
마지막으로 조인트로부터 최초 조인트까지 차례로 회전시키며 구해진 변형 매트릭스를라고 하고 이로부터를 구하면,Finally, the resulting deformation matrix is rotated from the joint to the first joint in turn. From this If you find,
여기서, 센서부좌표에 대한로부터를 구하는 것은 로봇 기준좌표에 대한 센서부좌표의 위치가 임의적이고, 센서부 좌표에 대한 센서부좌표의 위치가 임의적이고, 센서부 좌표에 위치를 로봇 기준 좌표에 대한 정확히 정의하기가 어렵다는 면에서 합당하다.Where for the sensor subordinate from Finding is reasonable in that the position of the sensor coordinates relative to the robot reference coordinates is arbitrary, the position of the sensor coordinates relative to the sensor coordinates is arbitrary, and it is difficult to accurately define the position of the sensor coordinates relative to the robot reference coordinates. Do.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 로봇 성능측정 및 계수 인식장치는 산업상의 이용가치가 대단히 크다고 여겨지는 바, 로봇 제작자에 있어서는 제작된 로봇의 성능측정과 계수인식 처리와 함께 로봇의 성능향상을 위한 기본 측정 시험장비로서 사용되고 로봇의 사용자에게는 절대 정확도 향상을 위한 계수 인식과 함께 로봇의 성능측정을 위한 철저한 검사가 가능하다.As described above, the robot performance measurement and coefficient recognition device of the present invention is considered to have a great industrial use value, and thus, a robot manufacturer has a basis for improving the performance of a robot along with performance measurement and coefficient recognition processing of the manufactured robot. It is used as a measurement test equipment, and users of the robot can thoroughly inspect the robot's performance and measure the coefficients to improve absolute accuracy.
또한 공장기계용 계수인식 장치의 용도로도 사용될 수 있다.It can also be used as a counting device for plant machinery.
종래의 로봇 성능측정 및 계수인식용으로 개발된 측정시스템의 경우 그 측정대상이 제한되어 한 시스템으로는 상기의 측정목표 및 범위를 충족시킬 수 없을 뿐만 아니라 가격면이나 알고리즘에 있어 많은 제약을 받는 반면 본 발명의 로봇 성능측정 및 계수인식 장치는 가격면에 있어서 저가이고 편리성이 정확도를 갖춤과 아울러 상기 측정목표를 충족시킨다. 특히 본 발명의 로봇 성능측정 및 계수인식 장치는 설계상 피동부인 측정기의 운동성 확보에 역점을 두었지만 구동부의 미세한 변화도 또한 감지할 수 있다.While the measurement system developed for the conventional robot performance measurement and coefficient recognition is limited in the measurement object, one system cannot meet the measurement objectives and ranges above, but also has a lot of limitations in terms of price and algorithm. The robot performance measuring and counting device of the present invention is inexpensive in terms of price and convenience, and meets the above measurement target. In particular, the robot performance measurement and coefficient recognition device of the present invention focused on securing the mobility of the measuring device, which is a driven part by design, but can also detect minute changes in the driving part.
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