SE501867C2 - Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp - Google Patents
Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskroppInfo
- Publication number
- SE501867C2 SE501867C2 SE9303757A SE9303757A SE501867C2 SE 501867 C2 SE501867 C2 SE 501867C2 SE 9303757 A SE9303757 A SE 9303757A SE 9303757 A SE9303757 A SE 9303757A SE 501867 C2 SE501867 C2 SE 501867C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- calibration
- robot
- tool
- calibration body
- position sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39015—With different manipulator configurations, contact known sphere, ballbar
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39054—From teached different attitudes for same point calculate tool tip position
Description
501 867 ' 2
För att robothandens läge och orientering skall överensstämma med det
önskade mäste robotens mekaniska struktur och de data som beskriver den
vara kända med hög noggrannhet. Det betyder att det inte räcker att den
nominella robotmodellen är känd utan även de individuella avvikelserna från
den nominella modellen måste vara kända. Dessa avvikelser kan vara:
variationer i armlängder, snedheter i ledernas vridningsaxlar och sidoför-
skjutningar (offset) hos axlarna. Dessa avvikelser uppstår vid tillverk-
ningen av de olika mekaniska komponenterna och vid hopmonteringen av dessa.
Därtill kommer även att den av en axels lägesgivare indikerade vinkeln med
stor noggrannhet måste överensstämma med den verkliga vridningsvinkeln hos
den mekaniska del av roboten som styrs med hjälp av axeln i fråga.
På grund av svårigheter att på ett ekonomiskt och produktionsanpassat sätt
utföra kalibreringen är det normala förfarandet idag att man enbart betrak-
tar robotens nominella struktur för beskrivning av robotens geometri.
För bestämning av sambandet mellan robotaxlarnas lägesgivarsignaler och de
verkliga vridningsvinklarna hos robotens armar används olika former av
kalibreringsförfaranden.
Vid ett sådant förfarande bringas roboten att inta en sådan position att de
verkliga vridningsvinklarna i de olika axlarna är kända, varefter de av
lägesgivarna indikerade vridningsvinklarna jämförs med de verkliga vink-
larna. Lägesgivarna kan därefter justeras så att de av dem indikerade vink-
larna överensstämmer med de verkliga. Alternativt kan avvikelserna mellan
de indikerade vinklarna och de verkliga vinklarna lagras och sedan under
drift användas för korrigering av utsignalerna från lägesgivarna.
Enligt en tidigare känd kalibreringsmetod ställs robotens olika delar in
till förutbestämda utgångslägen med hjälp av vattenpass som anbringas på
därför avsedda slipade klackar pá robotens olika delar. I utgångsläget kan
exempelvis den ovan nämnda första armen vara lodrät, den andra armen och
handen vågräta osv. I detta s k synkroniseringsläge är på detta sätt de
verkliga vinklarna i robotens olika axlar kända, de av lägesgivarna indi-
kerade vinklarna kan avläsas, och för varje axel kan ett s k offsetvärde
bestämmas, vilket utgör skillnaden mellan den kända verkliga vinkeln och
den från lägesgivaren erhållna vinkeln. Denna metod kräver dock montering
av speciell tillsatsutrustning (vattenpassen). Vidare måste robotens olika
si ' ' 501 867,'
delar utformas så att ett noggrant montage av vattenpassen möjliggörs,
vilket medför en förhöjd kostnad för robotens mekaniska delar. Kaliberings-
förfarandet måste utföras manuellt och kräver en relativt stor tidsåtgång.
Metoden har vidare en begränsad noggrannhet.
Genom den svenska patentskriften 9000273-Ä är en kalibreringsmetod känd,
vid vilken man använder sig av en parallellepipedisk kalibreringskropp,
vars läge i robotens baskoordinatsystem måste vara känt. Ett på robothanden
monterat kalibreringsverktyg förs till kontakt med kalibreringskroppen i
ett antal skilda robotkonfigurationer. Därefter beräknas offsetvärdena hos
robotens lägesgivare med utgångspunkt från robotens kinematiska ekvationer,
en modell över sambandet mellan axelläge och lägesgivarsignal, de i kalib-
reringslägena kända koordinaterna i bassystemet samt de avlästa och lagrade
lägesgivarsignalerna. En nackdel hos denna metod är att kalibreringskrop-
pens läge måste vara noggrant känt. Det är som regel svårt att i en prak-
tisk robotinstallation anordna en kalibreringskropp så att dess sidoyta har
kända koordinater utan användande av extern mätutrustning.
Från den svenska patentansökningen 91036N2-6 är det känt att använda en
kalibreringskropp med parvis motstående sidoytor med känd kantlängd, vars
läge i robotens baskoordinatsystem ej behöver vara känd. Mätningarna utförs
parvis på motstående sidoytor, vilket innebär att varje mätning utförs två
gånger. En nackdel med denna metod är de parvisa mätningarna som fördubblar
det nödvändiga antalet mätningar och som försvårar utförandet av kalibre-
ringen. Tillverkning av en kalibreringskropp med exakta kantlängder är
komplicerad, och blir därmed dyr.
REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN
Uppfinningen avser att åstadkomma en kalibreringsmetod som inte kräver en
omfattande tillsatsutrustning för kalibreringen, som ger hög noggrannhet
hos kalibreringen. som är möjlig att genomföra automatiskt och därmed
snabbt och billigt, som är oberoende av hur roboten är uppställd och som
ger möjlighet att kompensera geometriska fel hos robotens mekaniska delar.
Uppfinningen avser även att åstadkomma ett industrirobotsystem med organ
för genomförande av det nyss nämnda förfarandet.
Vad som kännetecknar ett förfarande och ett industrirobotsystem enligt upp-
finningen framgår av bifogade patentkrav.
FIGURBESKRIVNING
Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bi-
fogade figurer 1-8.
Fig 1 visar schematiskt en industrirobot med kalibreringskropp och
kalibreringsverktyg enligt uppfinningen.
Fig 2 visar mera i detalj ett kalibreringsverktyg för genomförande av
förfarandet enligt uppfinningen.
Fig 3 visar kalibreringskroppen i robotens baskoordinatsystem.
Fig Äa-üc visar exempel på olika positioner som intas av kalibrerings-
verktyget vid genomförandet av kalibreringsförfarandet.
Fig 5 visar uppbyggnaden av ett industrirobotsystem med anordningar för
genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.
Fig 6 visar i form av ett flödesschema ett exempel på ett program för
automatiskt genomförande av kalibreringsförfarandet.
Fig 7 visar i form av ett flödesschema principen för genomförandet av de
beräkningar med vars hjälp som resultat av kalibreringsförfarandet
kalibreringsparametrarna erhålles.
Fig 8 åskådliggör kalibreringsparametrarna för en robotaxel.
BESKRIVNING Av UTFÖRINGSEXEMPEL
Fig 1 visar ett exempel på en i och för sig känd industrirobot för vars
kalibrering förfarandet enligt uppfinningen med fördel kan användas. På ett
underlag 1 är robotens fot 2 fast monterad. Roboten har ett stativ 3, vil-
ket är vridbart i förhållande till foten 2 runt en vertikal axel Al. I sta-
tivets övre ände är en första robotarm 4 lagrad och vridbar i förhållande
till stativet runt en andra axel A2. I armens ytterände är en andra arm 5
lagrad och vridbar i förhållande till den första armen runt en axel A3.
Robotarmen 5 består av två delar 5a och 5b. varvid den yttre delen 5b är
vridbar i förhållande till den inre delen Sa runt en med armens längdaxel
5 n ' 501867-
sammanfallande vridaxel A4. Armen 5 uppbär i sin yttre ände en s k robot-
hand 6, vilken är vridbar runt en mot armens längdaxel vinkelrät vridnings-
axel A5. Robothanden innefattar ett verktygsfäste 6a. Robothandens yttre
del och därmed verktygsfästet 6a är vridbara i förhållande till robot-
handens inre del runt en vridningsaxel A6. Vridningsvinklarna i de sex
vridningsaxlarna A1...A6 betecknas i figuren med 81...96. Inom robotens
arbetsområde är en kalibreringskropp 7 anordnad. Denna kropp har formen av
en sfär med känd radie.
Fig 2 visar mera i detalj robothanden 6, verktygsfästet 6a och det på
verktygsfästet monterade kalibreringsverktyget 8. Verktyget är monterat
excentriskt på verktygsfästet i förhållande till dettas vridningsaxel A6.
Verktyget uppbär i sin yttre ände en sfärisk kontaktkropp 8a. Kontakt-
kroppens radie r samt avstånden a från verktygsfästet och b från dettas
rotationsaxel hos kontaktkroppens centrum förutsätts kända.
Fig 3 visar robotens s k baskoordinatsystem, som är ett ortogonalt koordi-
natsystem med z-axeln sammanfallande med vridningsaxeln A1 i fig 1 och med
x-axeln och y-axeln i förutbestämda riktningar relativt robotfoten 2. Kali-
breringskroppen 7 placeras fullständigt godtyckligt inom robotens arbets-
område. Radien kan vara godtycklig men skall vara känd.
Koordinaterna X0, YO, ZO för sfärens centrum behöver ej vara kända. Dessa
tre koordinater utgör tre obekanta parametrar och måste adderas till det
antal kalibreringsparametrar som skall kalibreras.
Vid kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen genomförs ett antal mät-
ningar. Antalet mätningar skall vara minst lika stort som antalet obekanta
parametrar, dvs antalet kalibreringsparametrar som skall kalibreras plus
tre. Antalet mätningar kan dock med fördel vara större, gärna betydligt
större, varigenom en ökad noggrannhet hos kalibreringen kan uppnås.
Kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen tenderar också att ge ökad
noggrannhet ju större skillnaderna mellan de använda robotkonfigurationerna
är.
Vid varje mätning körs roboten först - manuellt eller automatiskt - till en
konfiguration där kontaktkroppen 8a befinner sig i en punkt på något av-
stånd från kalibreringskroppen. Roboten körs därefter så att kontaktkroppen
rör sig i riktning mot kalibreringskroppen till dess de kommer i kontakt
501 867 5
med varandra. Denna rörelse kan på i och för sig känt sätt genomföras med
ett sökförfarande som avbryter rörelsen vid kontakt eller med hjälp av ett
s k mjukt servo som i och för sig strävar att fortsätta rörelsen efter
kontakt men som endast kan applicera en begränsad kraft på kalibrerings-
verktyget. När kontakt erhållits avläses och lagras utsignalerna från
robotens lägesgivare.
Mätningar genomförs på ett antal olika punkter på kalibreringskroppen med
skilda konfigurationer hos roboten. Robotens konfiguration definieras av
dess axelvinklar, och en konfiguration skiljer sig från en annan om
åtminstone någon av axelvinklarna ändrats. I fig Ha-4c visas exempel på tre
olika robotkonfigurationer vid mätning av tre olika punkter på kalibre-
ringskroppen.
Kalibreringskroppen placeras lämpligen på någon form av stativ 9. Det är en
fördel om stativet är höj- och sänkbart. Noggrannheten hos kalibreringen
kan ökas genom att kalibreringsparametrarna beräknas flera gånger med
sfären i varierande positioner i robotens arbetsområde. Med ett höj- och
sänkbart stativ kan sfärens position i höjdled varieras. Kalibrerings-
parametrarna kan t ex beräknas som ett medelvärde av de för de olika
positionerna beräknade kalibreingsparametrarna.
Som lägesgivare vid industrirobotar används vanligen resolvrar, och
kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen skall i det följande beskrivas
tillämpat på en industrirobot med denna typ av lägesgivare. Uppfinningen
kan dock tillämpas även vid robotar med andra typer av lägesgivare. De
kalibreringsparametrar som behöver identifieras är för varje frihetsgrad
hos roboten (jfr fig 8)
- Offsetkoordinat för armlänk (OX, OY, OZ)
- Snedhet hos armlänkens vridningsaxel (Y, P)
- Offsetvärde hos vridningsaxelns lägesgivare (K2)
- Koordinaterna för kalibreringskroppens centrum QO = X0, YO, ZO
För en 6-axlig robot ger detta totalt 39 parametrar som skall identifieras.
Totalt krävs således 39 positioneringar mot kalibreringskroppen. Vid varje
positionering avläses robotens lägesgivare.
v i f 501 s67¿f
Sambandet mellan koordinaterna för kalibreringsverktygets läge och robotens
armvinklar, robotens kinematiska modell, kan uttryckas genom
fx (e)
fy (e)
fz (e)
Armvinkeln (6) kan uttryckas i lägesgivarnas utslag ø genom
6 = Kl-ø + K2
där
- Kl är utväxlingen i transmissionen mellan armvinkel och mätgivare.
(Kl är känt)
- K2 är ett okänt offsetvärde.
Eftersom avståndet mellan kalibreringsverktygets läge och kalibrerings-
kroppens centrum är känt, r + R, kan följande ekvation ställas upp
2 2 2 - 2
(fx(6) - X0) + (fy(6) - YO) + (fz(e) - Z0) = (P + R)
Efter insättning av uttrycket för armvinkel 6 och de avlästa värdena för
mätgivarna ø för det aktuella mätparet kan ekvationen uttryckas
g(x21, K22, K23, xzu, K25, K26,
ox1, oxz, ox3, oxu, ox5, ox6,
oY1, oïz, oY3, oY4, oY5, oY6,
oz1, ozz, oz3, ozn, ozs, oz6.
Y1, Y2, Y3, Yu, Y5, Y6,
P1, P2, P3, Pu, P5, P6, xo. Yo, zo) = (r + n)2
Eller skrivet på kompaktare skrivsätt
zmz, ox. oY. oz. Y. P. 00) = (r + m2
På så sätt genereras minst 39 ekvationer.
501 867 8
Beräkningen av de okända kalibreringsparametrarna ur det icke-linjära
ekvationssystemet kan göras enligt följande:
Först ansätts preliminära värden på kalibreringsparametrarna. Offsetvärdena
K2 kan erhållas genom att roboten förs till ett utgångsläge, varefter
nonieskalor på varje axel avläses och skillnaderna mellan de avlästa
värdena och resolvervinklarna bildas. I detta läge bestäms även utgångs-
varvtalet för resolvrarna (varvtalet nollställs). och Q0 = X0, YO, ZO
uppskattas. De övriga kalibreringsparametrarna ansätts till noll (nominell
robot). För varje mätning j beräknas avståndet mellan kalibreringsverk-
tygets centrum och sfärens centrum utgående från de avlästa resolvervärdena
och från robotens kinematiska modell. Skillnaden ej mellan det sålunda
beräknade värdet och det kända avståndet r + R bildas. När dessa skillnader
2
bildats för alla mätparen bestäms en storhet 5 = V (512 + 52 + ... +
* °392)'
Storheten 5 jämförs därefter med ett förutbestämt toleransvärde. Om 5 är
större än detta värde justeras de ansatta värdena enligt Newton-Gauss
algoritm för lösning av överbestämda icke-linjära ekvationssystem, och det
ovanstående förfarandet upprepas ända till dess att 5 understiger tole-
ransvärdet. Till slut lagras de sålunda bestämda kalibreringsparametrarna
för användning för att under drift korrigera robotens position.
För att det skall vara möjligt att bestämma de okända parametrarna måste
antalet mätningar vara minst lika stort som antalet parametrar som skall
kalibreras. I det ovan beskrivna fallet har antagits att alla robotens sex
axlar skall kalibreras och det minsta möjliga antalet mätningar, nämligen
3 + 6-6 = 39, har antagits. Det kan dock vara lämpligt att utföra ett
väsentligt större antal mätningar med skilda konfigurationer, vilket har
visat sig ge en förbättrad noggrannhet vid kalibreringen.
Fig 5 visar principiellt uppbyggnaden av ett industrirobotsystem med styr-
organ för automatiskt genomförande av det ovan beskrivna kalibreringsför-
farandet. Roboten 2-6 är på ovan beskrivet sätt försedd med en kalibre-
ringskropp 7 och ett kalibreringsverktyg 8. Robotens styrutrustning 10
innefattar på känt sätt en datorutrustning med erforderliga minnen för
program och andra data, drivorgan för de olika robotaxlarnas drivmotorer
Samt erforderlig matningsutrustning. Styrutrustningen 10 är förbunden med
en programmeringsenhet 11 för programmering och övrig betjäning av roboten.
9 0 P 'so1 867,0
Av styrutrustningen är i fig 5 visad programexekveraren 101. vilken på känt
sätt bringar roboten att utföra ett inlagrat program. I ett minne 107 är
robotens kinematiska modell inlagrad. I ett minne 102 är rörelseprogrammet
för kalibreringsproceduren inlagrat. I ett minne 103 lagras före den auto-
matiska kalibreringsproceduren in värden på de preliminära kalibrerings-
parametrarna. En minnesarea 10ü är avsedd för inlagring av de vid varje
mätning under kalibreringsförfarandet avlästa resolvervärdena. I en ytter-
ligare minnesarea 105 inlagras före det automatiska kalibreringsförfarandet
erforderliga grunddata såsom kalibreringskroppens 7 radie R samt kalibre-
ringsverktygets längd och radie r. Styrutrustningen innefattar vidare
beräkningsorgan 106, vilka, när samtliga mätningar verkställts, med ledning
av de avlästa resolvervärdena, den kinematiska modellen samt av grunddata
från minnet 105 på ovan beskrivet sätt beräknar kalibreringsparametrarna.
Styrutrustningen avger erforderliga styrsignaler CS till roboten och
erhåller från roboten resolvervärden TS.
Före kalibreringen inlagras, t ex en gång för alla, ett kalibreringsprogram
i minnesarean 102. Programmet är anordnat att styra robotens rörelser och
övriga funktioner under kalibreringsproceduren. Vidare inlagras i minnes-
arean 103 preliminära värden för kalibreringsparametrarna och i minnesarean
105 kalibreringskroppens radie R samt radie r hos kalibreringsverktyget.
Uppbyggnaden av kalibreringsprogrammet visas i fig 6. Storheten j anger den
aktuella mätningen och det förutsätts att M mätningar skall göras. Efter
start av programmet - ST - sätts j = 1. Därefter lagras i utrustningens
arbetsminne kalibreringskroppens radie R och kalibreringsverktygets radie r
(STO R, r) samt koordinater för en utgångspunkt (blocket STO Pj). Denna
information anger i vilken riktning kalibreringsverktyget skall förflyttas
från utgångspunkten för att nå kontakt med kalibreringskroppen. Härefter
förflyttas roboten - blocket GTS - i riktning mot kalibreringskroppen. I
blocket CO? avkänns om kontakt har erhållits med kalibreringskroppen. Om
svaret är nej fortsätts förflyttningen, och om svaret är ja inlagras i
minnesarean IOU resolvervärdena øi - blocket STO øij (i = axelnummer).
Härefter undersöks i blocket j = Mg om alla önskade mätningar genomförts.
Om så icke är fallet sätts j = j + 1 och nästa mätning utförs. När alla
mätningarna utförts, dvs då j = M går programmet vidare till ett beräk-
ningsförfarande, DET par, där kalibreringsparametrarna bestäms. De sålunda
bestämda parametrarna lagras därefter - STO par - för senare användning vid
drift av roboten. Härefter avslutas programmet - blocket SP.
501 se? ,,,
Fig 7 visar mera i detalj uppbyggnaden av funktionsblocket DET par. Be-
räkningen börjar med en avläsning av aktuella värden på kalibreringspara-
metrarna, blocket RE par. Första gången hämtas dessa värden från minnes-
arean 103. där de preliminära kalibreringsparametrarna lagrats. Därefter
sätts j = 1, dvs den första mätningen väljes. Kalibreringskroppens radie R
och kalibreringsverktygets radie r lagras i arbetsminnet. De för denna
mätning avlästa och lagrade resolvervärdena øij avläses. Detta utförs i
blocken RE R, r och RE øij. Härefter beräknas avståndet Cj mellan
kalibreringsverktygets centrum och kalibreringskroppens centrum för den
aktuella mätningen utgående från robotens kinematiska modell. Därefter
bildas skillnaden ej = CJ - (R + r). Därefter sker - j = M? - en avkänning
av om alla mätningar genomlöpts. Om så icke är fallet sätts j = j + 1 och
motsvarande beräkning genomförs för nästa mätning. När alla mätningar
genomlöpts är j = M och en storhet c = ¶ (clz + 522 + ... ¿M2) bildad.
Om denna storhet uppgår till eller överstiger ett förutbestämt tolerans-
värde T är detta en indikation på att de använda värdena för kalibrerings-
parametrarna är felaktiga. I så fall justeras dessa värden, t ex enligt den
ovan nämnda Newton-Gauss algoritm, i blocket ADJ par, varefter beräkningen
upprepas. Detta förfarande upprepas med successiva justeringar av kalibre-
ringsparametrarna och efterföljande bestämningar av felet ¿ ända till dess
att sistnämnda storhet understiger den förutbestämda toleransnivån. När så
är fallet går programmet vidare till nästa block i fig 6, där de senast
använda värdena på kalibreringsparametrarna lagras.
Fig 8 visar kalibreringsparametrar för en robotaxel. Figuren visar en axels
nominella koordinatsystem X , Y , Z samt dess verkliga koordinat-
nom nom nom
system X Yact, Zact. Det senare avviker från det förra med ett offset-
act'
fel och med ett attitydfel.
Som visas i fig Sa anges läget hos origo i det verkliga koordinatsystemet i
förhållande till origo hos det nominella koordinatsystemet genom en vektor
OE. Denna vektor har tre komponenter och uttrycks i det nominella koordi-
natsystemet.
Som visas i fig 8b har det verkliga koordinatsystemet ett attitydfel i
förhållande till det nominella systemet. Tre vinklar krävs för att rotera
det verkliga systemet till överensstämmelse med det nominella, och dessa
tre vinklar anger attitydfelet.
11 ' ' 501 867;
Offsetvektorns OE tre komponenter samt attitydfelets tre vinklar utgör den
aktuella robotaxelns sex kalibreringsparametrar.
Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till en industrirobot med
enbart roterande axlar, men uppfinningen kan med samma fördel tillämpas på
robotar med enbart linjära axlar eller med en kombination av linjära och
roterande axlar. Likaså är förfarandet enligt uppfinningen tillämpligt på
robotar med ett annat antal axlar än det ovan beskrivna. Ovan har vidare
beskrivits hur förfarandet används för kalibrering av samtliga axlar hos
roboten. Det kan ibland vara lämpligt att avstå från kalibrering av någon
eller några av robotaxlarna. För att uppnå största möjliga variation mellan
de använda robotkonfigurationerna kan roboten förses med flera kalibre-
'ringskroppar anordnade på skilda ställen inom robotens arbetsområde. vilka
ställen är så valda att största möjliga skillnader erhålles mellan robot-
konfigurationerna vid de olika mätningarna. Vid den ovan beskrivna före-
dragna utföringsformen av uppfinningen bringas kalibreringsverktyget under
kalibreringen till mekanisk kontakt med en kalibreringskropp.
Ovan har beskrivits hur sex kalibreringsparametrar bestäms för varje
robotaxel. Antalet kan vara större. t ex om man vid kalibreringen även
önskar ta hänsyn till olineariteter hos axelns lägesgivare. Antalet kan
även vara mindre, t ex om man erfarenhetsmässigt vet att någon eller några
kalibreringsparametrar är kända eller av försumbar storlek.
Fördelarna med att använda en sfär som kalibreringskropp i stället för en
kalibreringskropp med parvis motstående sidoytor är
a) ingen parvis positionering behövs
b) antalet nödvändiga mätningar halveras
c) en sfär med en konstant radie är lättare, dvs billigare, att tillverka.
Claims (7)
1. Förfarande för kalibrering av en industrirobot (2-6). vilken har ett flertal rörelseaxlar (A1-A6) med för var och en av nämnda axlar en läges- givare anordnad att avge en utsignal (ø) som definierar axelns aktuella läge, samt en robothand (6) för uppbärande av ett verktyg, ett antal kalibreringsparametrar för roboten bestämmes genom att a) roboten förses med ett av robothanden uppburet kalibreringsverktyg (8), b) kalibreringsverktyget körs till kontakt med en kalibreringskropp (7) som har åtminstone en noggrant känd dimension, c) i kontaktlägena avläses och lagras utsignalerna från robotens läges- givare, d) momenten b) och c) upprepas ett antal gånger minst lika med antalet kalibreringsparametrar plus tre, k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringsverktyget körs till mekanisk kontakt med en kalibreringskropp (7) som har formen av en sfär vars radie (R) är noggrant känd, utgående från 1) robotens kinematiska ekvationer, 2) en modell över sambandet mellan axelläge och lägesgivarsignal, 3) kalibreringskroppens kända radie (R), U) de avlästa och lagrade lägesgivarsignalerna beräknas kalibreringsparametrarna.
2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringskroppen anordnas med godtyckligt, icke känt läge inom robotens arbetsområde. ß ' ~so1 ss? '
3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringsförfarandet utförs minst två gånger med kalibreringskroppen i skilda positioner inom robotens arbetsområde. H.
Industrirobotsystem för genomförande av förfarandet enligt patentkrav 1 och med en industrirobot som har ett flertal rörelseaxlar (A1-A6) med för var och en av nämnda axlar en lägesgivare anordnad att avge en utsignal (fli) som definierar axelns aktuella läge, en robothand (6) för uppbärande av ett verktyg, ett styrsystem (10) för styrning av robothandens läge och orientering i enlighet med ett program och anordnat att motta lägesgivarnas utsignaler, ett kalibreringsverktyg (8) anordnat att uppbäras av robothanden. en kalibreringskropp (7) som har åtminstone en noggrant känd dimension, k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringskroppen (7) har formen av en sfar vars radie (R) är noggrant känd, och att beräkningsorgan (106) år anordnade att utgående från 1) robotens kinematiska ekvationer, 2) en modell över sambandet mellan axelläge och lägesgivarsignal, 3) kalibreringskroppens kända radie (R), H) de avlästa och lagrade lägesgivarsignalerna beräkna kalibreringsparametrarna.
5. Industrirobotsystem enligt patentkrav N. k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringsverktyget (8) innefattar en sfärisk kontaktkropp (8a) anordnad att bringas i mekanisk kontakt med kalibreringskroppen (7). 501 867 A w
6. Industrirobotsystem enligt patentkrav H eller 5, k ä n n e t e c k - n a t a v att kalibreringskroppen är anordnad med godtyckligt, icke känt läge inom robotens arbetsområde.
7. Industrirobotsystem enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att det innefattar lagringsorgan (102) för lagring av ett kalibrerings- program för automatiskt genomförande av kalibreringsförfarandet.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9303757A SE501867C2 (sv) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp |
US08/328,447 US5687293A (en) | 1993-11-15 | 1994-10-25 | Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot |
EP94117825A EP0655301B1 (en) | 1993-11-15 | 1994-11-11 | Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot |
ES94117825T ES2119946T3 (es) | 1993-11-15 | 1994-11-11 | Metodo y dispositivo para el calibrado de movimiento de ejes de un robot industrial. |
DE69411130T DE69411130T2 (de) | 1993-11-15 | 1994-11-11 | Verfahren und Vorrichtung zum Eichen der Bewegungsachsen eines Industrierobotors |
JP6279380A JPH07186073A (ja) | 1993-11-15 | 1994-11-14 | 工業用ロボットの較正方法および工業用ロボット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9303757A SE501867C2 (sv) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9303757D0 SE9303757D0 (sv) | 1993-11-15 |
SE9303757L SE9303757L (sv) | 1995-05-16 |
SE501867C2 true SE501867C2 (sv) | 1995-06-12 |
Family
ID=20391744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9303757A SE501867C2 (sv) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5687293A (sv) |
EP (1) | EP0655301B1 (sv) |
JP (1) | JPH07186073A (sv) |
DE (1) | DE69411130T2 (sv) |
ES (1) | ES2119946T3 (sv) |
SE (1) | SE501867C2 (sv) |
Families Citing this family (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5724264A (en) * | 1993-07-16 | 1998-03-03 | Immersion Human Interface Corp. | Method and apparatus for tracking the position and orientation of a stylus and for digitizing a 3-D object |
SE508161C2 (sv) * | 1995-03-30 | 1998-09-07 | Asea Brown Boveri | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot |
GB9517214D0 (en) * | 1995-08-23 | 1995-10-25 | Renishaw Plc | Calibration of an articulating probe head for a coordinating positioning machine |
US6024576A (en) * | 1996-09-06 | 2000-02-15 | Immersion Corporation | Hemispherical, high bandwidth mechanical interface for computer systems |
WO1999006897A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-11 | Dynalog, Inc. | Calibration system and displacement measurement device |
US6408252B1 (en) * | 1997-08-01 | 2002-06-18 | Dynalog, Inc. | Calibration system and displacement measurement device |
US6104382A (en) | 1997-10-31 | 2000-08-15 | Immersion Corporation | Force feedback transmission mechanisms |
US6202031B1 (en) * | 1998-04-08 | 2001-03-13 | Mcms, Inc. | Method of calibrating an automated placement machine |
US6067077A (en) | 1998-04-10 | 2000-05-23 | Immersion Corporation | Position sensing for force feedback devices |
US6580964B2 (en) * | 1998-10-24 | 2003-06-17 | Renishaw Plc | Calibrations of an analogue probe and error mapping |
US6356807B1 (en) | 1999-08-13 | 2002-03-12 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Method of determining contact positions, calibration parameters, and reference frames for robot assemblies |
US6199024B1 (en) * | 1999-09-07 | 2001-03-06 | Nextel Ltd. | Calibration process for shape measurement |
US7159008B1 (en) | 2000-06-30 | 2007-01-02 | Immersion Corporation | Chat interface with haptic feedback functionality |
GB0019200D0 (en) * | 2000-08-05 | 2000-09-27 | Renishaw Plc | Bearing arrangement |
US6519860B1 (en) * | 2000-10-19 | 2003-02-18 | Sandia Corporation | Position feedback control system |
JP2003133200A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Canon Inc | シミュレーション装置及びシミュレーション方法 |
GB0126232D0 (en) * | 2001-11-01 | 2002-01-02 | Renishaw Plc | Calibration of an analogue probe |
US6812665B2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-11-02 | Abb Ab | In-process relative robot workcell calibration |
KR100485348B1 (ko) * | 2002-07-09 | 2005-04-27 | 삼성전자주식회사 | 로봇의 캘리브레이션 방법 |
KR20060015557A (ko) * | 2003-04-28 | 2006-02-17 | 스티븐 제임스 크램톤 | 외골격을 구비한 cmm 암 |
JP2005157784A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Tokyo Denki Univ | 小型アーティファクトを用いた運動機構の校正方法 |
FR2864225B1 (fr) | 2003-12-22 | 2006-07-21 | Commissariat Energie Atomique | Procede de mesure du mouvement d'un solide, utilisant une mesure absolue associee a une mesure par double integration |
SE0400320D0 (sv) * | 2004-02-06 | 2004-02-06 | Abb Ab | Control method for robots |
ATE401170T1 (de) * | 2004-10-25 | 2008-08-15 | Univ Dayton | Verfahren und system zum ermöglichen von erhöhter genauigkeit bei mehrfachverbundenen robotern durch berechnung der kinematischen robotermodellparameter |
JPWO2007034561A1 (ja) * | 2005-09-26 | 2009-03-19 | 利晃 島田 | 産業用ロボット |
US8315652B2 (en) | 2007-05-18 | 2012-11-20 | Immersion Corporation | Haptically enabled messaging |
US7712224B2 (en) * | 2007-10-03 | 2010-05-11 | Hexagon Metrology Ab | Validating the error map of CMM using calibrated probe |
EP2103931A3 (de) * | 2008-03-20 | 2011-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Kalibrierung für ein System zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung |
US7979159B2 (en) * | 2008-04-30 | 2011-07-12 | Abb Technology Ab | Method and system for determining the relation between a robot coordinate system and a local coordinate system located in the working range of the robot |
WO2011113490A1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | Abb Research Ltd. | Calibration of a base coordinate system for an industrial robot |
JP5321532B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2013-10-23 | 株式会社安川電機 | ロボットキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法 |
JP5672173B2 (ja) * | 2011-06-28 | 2015-02-18 | 株式会社デンソーウェーブ | 6軸ロボットの軸間オフセット検出方法 |
JP5786550B2 (ja) * | 2011-08-18 | 2015-09-30 | 株式会社デンソーウェーブ | 6軸ロボットの軸間オフセット検出方法 |
WO2013037693A2 (de) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Convergent Information Technologies Gmbh | System und verfahren zur automatisierten erstellung von roboterprogrammen |
GB201311600D0 (en) * | 2013-06-28 | 2013-08-14 | Renishaw Plc | Calibration of a contact probe |
DE102014100538B4 (de) * | 2014-01-17 | 2022-09-08 | Pi4_Robotics Gmbh | Verfahren zum Kalibrieren eines Roboters und einer Kamera und System zum Durchführen des Verfahrens |
CN103878791B (zh) * | 2014-04-12 | 2016-03-09 | 福州大学 | 工业机器人无外部传感器的外力检测方法 |
TW201600275A (zh) * | 2014-06-26 | 2016-01-01 | Hiwin Tech Corp | 機械手臂系統及其平行度校正方法 |
CN104608129B (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 江南大学 | 基于平面约束的机器人标定方法 |
DE102015200319A1 (de) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Kuka Systems Gmbh | Einmessverfahren aus Kombination von Vorpositionierung und Handführen |
US9952044B2 (en) * | 2015-02-02 | 2018-04-24 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Multi-axis calibration block |
US9718192B2 (en) * | 2015-06-24 | 2017-08-01 | National Taipei University Of Technology | System for automatically and precisely positioning robotic arm and method thereof |
CN105066808B (zh) * | 2015-07-14 | 2017-10-31 | 安徽工业大学 | 一种工业机器人运动学参数简易标定装置及其标定方法 |
CN106483963B (zh) * | 2015-08-26 | 2020-02-11 | 泰科电子(上海)有限公司 | 机器人系统的自动标定方法 |
CN106112505B (zh) * | 2016-07-04 | 2018-07-24 | 清华大学 | 双轴孔装配系统及其控制方法 |
US11571807B2 (en) | 2016-10-05 | 2023-02-07 | Robert Darby | Drive unit for robotic manipulators |
DE102017003993B4 (de) * | 2017-04-25 | 2020-12-10 | Kuka Deutschland Gmbh | Kalibrierung eines Roboters |
EP3421167A1 (de) | 2017-06-26 | 2019-01-02 | Fronius International GmbH | Verfahren und vorrichtung zur abtastung einer werkstückoberfläche eines metallischen werkstückes |
US10837944B2 (en) * | 2018-02-06 | 2020-11-17 | Harman International Industries, Incorporated | Resonator device for resonance mapping and sound production |
CN109443200B (zh) * | 2018-10-18 | 2020-12-01 | 广东电科院能源技术有限责任公司 | 一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法及装置 |
JP2020199958A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | パシフィックソフトウエア開発株式会社 | 昇降支持装置 |
CN117047789B (zh) * | 2023-10-13 | 2024-01-23 | 北京壹点灵动科技有限公司 | 机器人参数的标定方法、装置、电子设备及存储介质 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3909600A (en) * | 1972-06-26 | 1975-09-30 | Cincinnati Milacron Inc | Method and apparatus for controlling an automation along a predetermined path |
US3920972A (en) * | 1974-07-16 | 1975-11-18 | Cincinnati Milacron Inc | Method and apparatus for programming a computer operated robot arm |
US4362977A (en) * | 1980-06-30 | 1982-12-07 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for calibrating a robot to compensate for inaccuracy of the robot |
JPH0789286B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1995-09-27 | 株式会社日立製作所 | 多関節マニピユレ−タの作業原点決定方法 |
SE462022B (sv) * | 1986-09-29 | 1990-04-30 | Asea Ab | Industrirobotutrustning med organ foer styrning av ett verktyg laengs en bana utmed ett arbetsobjekt |
GB8624191D0 (en) * | 1986-10-08 | 1986-11-12 | Renishaw Plc | Datuming of analogue measurement probes |
JPH08384B2 (ja) * | 1987-09-16 | 1996-01-10 | ファナック株式会社 | ツール先端点の自動設定方式 |
US4841762A (en) * | 1987-10-27 | 1989-06-27 | Automatix Incorporated | Symmetry calibration method for multi-configuration robots |
US4892457A (en) * | 1988-07-11 | 1990-01-09 | Gmf Robotics Corporation | Apparatus for mastering a robot |
US5056031A (en) * | 1988-11-12 | 1991-10-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenyusho | Apparatus for detecting the collision of moving objects |
US5177563A (en) * | 1989-02-01 | 1993-01-05 | Texas A&M University System | Method and apparatus for locating physical objects |
JPH05261682A (ja) * | 1991-04-09 | 1993-10-12 | Yaskawa Electric Corp | 産業用ロボットのキャリブレーション方式 |
US5239855A (en) * | 1991-07-12 | 1993-08-31 | Hewlett-Packard Company | Positional calibration of robotic arm joints relative to the gravity vector |
SE501263C2 (sv) * | 1991-12-10 | 1994-12-19 | Asea Brown Boveri | Förfarande för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot |
-
1993
- 1993-11-15 SE SE9303757A patent/SE501867C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-10-25 US US08/328,447 patent/US5687293A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-11 DE DE69411130T patent/DE69411130T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-11 EP EP94117825A patent/EP0655301B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-11 ES ES94117825T patent/ES2119946T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-14 JP JP6279380A patent/JPH07186073A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69411130D1 (de) | 1998-07-23 |
US5687293A (en) | 1997-11-11 |
SE9303757D0 (sv) | 1993-11-15 |
JPH07186073A (ja) | 1995-07-25 |
DE69411130T2 (de) | 1999-02-11 |
ES2119946T3 (es) | 1998-10-16 |
EP0655301A1 (en) | 1995-05-31 |
SE9303757L (sv) | 1995-05-16 |
EP0655301B1 (en) | 1998-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE501867C2 (sv) | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp | |
SE501263C2 (sv) | Förfarande för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot | |
US10357879B2 (en) | Robot zero-point calibration device and method | |
SE508161C2 (sv) | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot | |
CN112105484B (zh) | 机器人运动学参数自标定方法、系统及存储装置 | |
EP2760642B1 (en) | Calibration and programming of robots | |
JP5618066B2 (ja) | 力制御ロボットのキャリブレーション装置と方法 | |
US20030167103A1 (en) | Robot machining tool position and orientation calibration | |
JP2008522836A (ja) | 運動学的ロボット・モデル・パラメータ決定によって多関節ロボットにおいて改善された精度を提供する方法及びシステム | |
JP2002516424A (ja) | 産業用ロボットの制御方法 | |
CN110672049B (zh) | 用于确定机器人坐标系与工件坐标系间关系的方法及系统 | |
WO2018196232A1 (zh) | 机器人和末端执行器的自动标定方法及系统 | |
CN113021358B (zh) | 机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备 | |
US20110010008A1 (en) | Method And Device For Controlling A Manipulator | |
US11073383B2 (en) | Geometric error measurement method for feed drive system and computer-readable recording medium having program recorded for executing same | |
JP2012196716A (ja) | 6軸ロボットの軸間オフセット検出方法 | |
JPH07121214A (ja) | ロボット用計測センサ装置並びに該装置を用いたキャリブレーション方法及び計測方法 | |
CN109397259B (zh) | 用于确定机器人设备的绝对位置的方法和机器人设备 | |
JP2000055664A (ja) | 姿勢を計測する機能を持つ多関節型ロボット・システム、ターン・テーブルを校正基準に用いてジャイロの計測精度を検証する方法及びシステム、及び、n軸で構成されるターン・テーブルのキャリブレーションを行う装置及び方法 | |
EP0440588A1 (en) | A system for monitoring the parameters of movement of industrial robots and the like | |
Nikitin et al. | Trends in control of NC machines | |
Yan et al. | On the Measuring System for the Position of Industrial Robots' End-Effectors based on Monocular Vision | |
JP2520324B2 (ja) | ロボット定数の自動補正方法 | |
JPH01153907A (ja) | 画像処理装置を利用した視覚センサ姿勢補正方式 | |
SE469469B (sv) | Foerfarande och anordning foer kalibrering av roerelseaxlar hos en industrirobot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |