[實用新型]非接觸式測量圓桶圓心坐標的裝置

有效

• 申請號: 201520714694.5
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN205014948U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 曲東升;劉瀘;何廷珍;欒亮;洪帥
• 申請（專利權）人: 常州銘賽機器人科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 姚玲

技術領域

本實用新型涉及一種非接觸式測量圓桶圓心坐標的裝置。

背景技術

在機器人裝甑工藝中，機器人在甑桶內完成鋪料都是以走圓的形式，這就需要機器人能很好的找到圓心點，才能保證鋪料的均勻。目前，找圓心的方法非常粗獷，利用激光筆大致的找到一個圓心，然后再通過人工試校機器人，通過觀察，逐步調整機器人，最終找到圓心的位置，這種方法找到的圓心其實是不準確的，在現場調試找圓心也特別耗時費力。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：為了克服現有技術中的不足，本實用新型提供一種非接觸式測量圓桶圓心坐標的裝置，解決了確定圓心不準確的技術問題。

本實用新型解決其技術問題所要采用的技術方案是：一種非接觸式測量圓桶圓心坐標的裝置，包括設置在機器人末端法蘭盤上的延長支架和設置在延長支架下端的安裝板，所述安裝板上設有距離傳感器，且所述距離傳感器的測量方向與所述延長支架的軸線垂直。通過延長支架與距離傳感器可以方便的測量出機器人末端到圓桶側壁的距離，該套裝置體積小便于攜帶，結構簡單，測量精度高。

優選的，為了提高測量精度、保證測量的準確性，所述距離傳感器為激光距離傳感器。

進一步，為了實現自動采集和處理數據，還包括數據采集卡、機器人控制柜和電腦，所述激光距離傳感器、數據采集卡、機器人控制柜和電腦依次線路連接。激光距離傳感器采集的距離數據通過信號線傳送至數據采集卡進行數據處理，數據處理的結果再由機器人控制柜通過網絡發送至電腦，由電腦上的軟件計算出圓心的坐標值。

進一步，為了數據傳輸方便以及采集操作方便，還包括信號線和網線，所述距離傳感器通過所述信號線與所述數據采集卡連接，所述機器人控制柜通過所述網線與所述電腦連接。

一種利用上述裝置的非接觸式測量圓桶圓心坐標的方法，包括以下步驟：

(1)安裝并調整距離傳感器的初始位置，使機器人末端的零點位置與距離傳感器的測量方向保持一致；

(2)將機器人末端的延長支架和距離傳感器運動到圓桶內的任意旋轉安全位置；

(3)調整機器人末端的位置P，確定一個起始測量位置，并從機器人上獲取機器人末端的位置坐標P，然后得出距離傳感器安裝位置的基準點坐標T，并設起始測量方向上圓桶上的點為Q，通過距離傳感器獲取TQ距離d，根據公式計算出Q點的坐標值；

(4)使機器人末端連續旋轉，旋轉過程中使距離傳感器采集距離傳感器安裝位置的基準點坐標T到圓桶同一圓周上至少不同的三個點的距離值以及旋轉角度，并根據公式計算出對應點的坐標值；

(5)取不同的三個點的坐標，通過三個點的坐標計算出圓桶該深度的圓周的圓心坐標值。

優選的，為了減小測量誤差，測量范圍選擇在整個圓周上均勻的取點，步驟(4)中的機器人末端連續旋轉角度為360°。通過旋轉延長支架360°可以測得一個圓周內的多個點的坐標，以準確確定圓心坐標，減小因取值范圍小而增大測量誤差。

進一步，為了計算方便，可以每間隔相同的角度采集一個點，步驟(4)中每間隔相同的角度α由距離傳感器采集一次點到距離傳感器安裝位置的基準點的距離，同時記錄該點與起始位置的夾角，連續旋轉的角度應大于等于兩倍的間隔采集角度α。由于不在同一直線上的三點確定一個圓，因此為了保證能夠至少采集三個點，連續旋轉角度應該大于等于間隔采集角度的兩倍。

進一步，根據測量的參數不同以及選取的坐標系不同，步驟(3)和(4)中計算坐標的公式具體如下：

建立兩個坐標系，一個是機器人基坐標系，另一個是工具坐標系，取機器人末端P為工具坐標系的原點，則機器人末端即工具坐標系原點在機器人坐標系中的坐標為P(Px，Py，Pz，PA)，PA為機器人末端的旋轉角度值，以X軸方向為基準，距離傳感器安裝位置的基準點在工具坐標系中的坐標T(Tx，Ty，Tz)，距離傳感器測量距離為d，最終需要求出所測點Q(Qx，Qy，Qz)，機器人末端旋轉軸為Z軸，利用Z軸旋轉矩陣進行計算，由于激光發射朝向是X方向，則激光測量點Q在工具坐標系中坐標為(TQx＝Tx+d,TQy＝Ty,TQz＝Tz)，則