[发明专利]工业机器人校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种设备的校准方法，具体涉及机器人的校准方法。

背景技术

工业机器人，分为通用及专用，一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造、某些家电产品(电视机、电冰箱、洗衣机)、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。工业机器人容易实现生产过程的完全自动化，提高产品的生产效率及质量，但是工业机器人在空间准确定位是其能够正常可靠工作的基本要求。一般情况下，工业机器人出厂时或者在更换大型机械设备时均需要对其基准参考点进行效准。在2008年8月13日公开的CN200810008968.3专利申请文件中，就公开了一种机器人的校准方法。该方法需要进行手动编程，采用摄像机的跟踪，精度不高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种高精度的工业机器人校准方法。。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

工业机器人校准方法，工业机器人关节能在J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6个轴上移动，使用激光跟踪仪系进行测量，按照如下流程进行：

步骤1分别将J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴，保持其他轴零位姿态，从负限位移至正限位，再由正限位移至负限位；

步骤2在角坐标下X，Y，Z每一个坐标，机器人由零位开始以手臂末端为控制对象，沿直角坐标走，行程大于1米，移动由直角坐标的负方向到正方向，再回到负方；

步骤3设定一点为测试原点，记为C0；以C0为参考点，用激光跟踪仪建立基于原点的测试坐标系{C}；

步骤4分别将J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴，保持其他轴零位姿态，从负限位移至正限位，再由正限位移至负限位，用激光跟踪仪测试机器人末端法兰盘中心在测试坐标系{C}中的坐标；

步骤5在{C}中，分别将J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴，将保持其他轴零位姿态，从负限位移至正限位，再由正限位移至负限位在其轴和下轴之间确定三点，三点之间的角度大于30度，用激光跟踪仪跟踪其的曲线圆弧，记录下顺时针方向测得的位置坐标和逆时针方向测得向测得的位置坐标；

步骤6将测量得到的数据输入计算出J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴中心线在{C}中的方向；

步骤7计算J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴旋转中心点；

步骤8计算各轴中心点的平均值，得到J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴中心线在{C}中的位置；

步骤9计算空间中J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴各轴线间的夹角和距离；

步骤10将以上处理得到的数据与机器人的理论参数值进行对比，为机器人做校准。

更进一步的技术方案是步骤3到步骤10进行多次重复进行多次校准。

更进一步的技术方案是步骤6至步骤9用MATHLAB数学软件进行计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是测试精度高，步骤简单，能方便的完成工业机器人的校准。

具体实施方式

本发明的计算中，采用如下模型来进行计算。

模型一采取如下方法确定机器人任意一个轴的旋转中轴线在{C}中的方向。

模型建立：以J1轴为例：测量得到数据DA1＝[X1 Y1 Z1]；由于X1＝[x1 x2x3…xn]’；Y1＝[y1 y2 y3…yn]’；Z1＝[z1 z2 z3…zn]’；在DA1中任取三行数据作为单位样本。设现有：SDA1＝[L1 L2 L3]’；其中L1＝[x1 y1z 1]；L2＝[x2y2z2]；L3＝[x3y3z3]；

构空间向量：

L2L1＝OL1-OL2＝[(x1-x2)(y1-y2)(z1-z2)]；

L2L3＝OL3-OL2＝[(x3-x2)(y3-y2)(z3-z2)]；

求垂直两向量的方向：

ADIR＝L2L1×L2L3＝|i      j      k      |

                  |(x1-x2)(y1-y2)(z1-z2)|

                  |(x3-x2)(y3-y2)(z3-z2)|；

                  ＝adiri+adirj+adirk；

模型二采取如下方法找出各轴旋转中心点。

求旋的中心点：