[發明專利]校準工具、用于操作裝置的自動校準和對準的系統和方法

有效

• 申請號: 200980140337.X
• 申請日: 2009-10-02
• 公開（公告）號: CN102202836A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: M·羅特
• 申請（專利權）人: ABB股份公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;梁冰

技術領域

本發明涉及用于操作裝置(Handhabungsvorrichtung)、確切說操作自動機(Handhabungsautomat)、尤其為多軸工業機器人的自動校準(Kalibrierung)和對準(Ausrichtung)系統和方法，以及相應的校準工具(Kalibrierwerkzeug)。

背景技術

如已知的那樣，所謂的工具中心點(TCP)和工作對象(Werkobjekt)的校準通常以手動方式而執行。僅僅已知少量的這樣的應用，即，在其中自動執行校準，其中，分別追求兩個不同的目標方向。在這方面，一個目標方向設計成給出盡可能有利于成本的校準解決方案，然而通常不與在以所要求的相對高的精確度應用時的品質要求相稱。在這方面，第二目標方向設計成實現帶有高測量精確度的方式和方法，然而，這通常意味著增加的費用和尤其高的成本。

對此相對而言經常使用確切說運用的方式是在應用兩個測量尖端(Messspitze)的情況下測量TCP，其中，第一測量尖端固定在相應的操縱器(Manipulator)上并且第二測量尖端以靜止的方式布置在機器人的對應的工作空間中。測量方式建立在測量尖端在多個取向(Orientierung)下的引向彼此(Aufenanderzuführen)的基礎之上。通過應用多個應具有最大可能差別的取向，可實現計算TCP在空間中的位置。

在此，然而該方式以及尤其該方式成功的(erfolgreich)執行在一定程度上取決于每個操作者的經驗和體質(Konstitution)，使得測量的品質完全不為恒定，而確切說經受相對強烈的波動。

在尤其適用于焊接過程的所謂的靶心方法(Bulls-Eye-Verfahren)中，使用激光光柵(Laserlichtschranke)，其中，操縱器在啟動/開始測量時定位到/在光柵(Lichtschranke)中。在該定位過程后，借助于預設的程序(Routine)執行自動測量TCP。問題在于該方法的精確度，該精確度受焊槍頂點(Schweiβpistolenspitze)的反射、信號傳播時間(Signallaufzeit)以及CAN總線的輪詢時間(Pollingzeit)的影響。該方式還適合于其它的使用/應用如銑削和鏜孔(Bohren)。優點在于自動測量，使得人的因素不對該方法的精確度有影響。

此外，已知這樣的方法和系統，即，在其中，首先確定兩個慣性位置(Inertialposition)，其中，其中一個位置相對機器人基部而固定，第二位置以固定在機器人臂(夾持部)的方式而固定。兩個位置的差異通過測量確切說借助于相關的測量方法而確認(ermitteln)并且標明(fixieren)確切說記錄。機器人以不同的取向在空間中運動。一旦再次達到固定的距離，則確定取向和位置。對于測量，應用至少一個傳感器。此后，從確認的測量數據中確認相應的校準因素。

另一可行性通過借助于平板(Planscheibe)的測量而給出，其中，TCP的位置通過機器人的運動而確認。機器人行駛到預定的起始位置中。在該測量原理中，應用多個平板。機器人從起始位置運動直到接觸第一平板，其中，記錄確切說存儲相應的位置。該位置不僅通過機器人的運動學(Kinematik)而確定，而且通過在平板中的當前的測量系統而確定。在儲存該位置后，機器人再次運動到起始位置并且利用另一平板重復該步驟。然后可通過存儲的位置而計算TCP的位置。

作為其它的校準方法，已知的是所謂的測頭方法(Meβtasterverfahren)以及所謂的繩索牽引方法(Seilzugverfahren)。

還已知的是借助于激光跟蹤器(Lasertracker)確定操作裝備的TCP，其中，通常進行參考點或者坐標系統的測量，也就是說在機器人的情況下為工具0(tool0)(手凸緣(Handflansch))、用于所有工具的原始坐標系統(Urkoordinatensystem)。測量利用高精確度的引導對象、例如利用球體而執行，該球體在其尺寸方面具有較小的公差。將反射體結合到該測量球體中，該反射體反射跟蹤器的激光光束，由此，使得跟蹤器的引導成為可能。在工具0的測量后，已知用于跟蹤器的參考坐標系統。為了現在確定必要的TCP，將工具安裝到操作裝備上，并且以新的工具重復利用引導對象的測量。測量結果適用于公布TCP的坐標，也就是說，確認在工具0和新工具之間的坐標差別。

所有上文所陳述的已知的方法或以其為基礎的系統或者相對而言為昂貴，或者提供不足夠精確的結果。

發明內容