[發明專利]一種全自動順序多站式測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201811653578.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109732600B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 喬貴方;康傳帥;趙藝兵;溫秀蘭;孫大林;張穎;呂仲艷
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了一種應用于工業機器人標定的全自動順序多站式測量系統，該系統主要包含工業機器人、主動式靶球、激光跟蹤儀、AGV車、固定靶球以及磁性基座。主動式靶球安裝在工業機器人的末端，激光跟蹤儀能夠測量主動式靶球的空間坐標。激光跟蹤儀固定在AGV車升降板上，可以通過AGV車調節激光跟蹤儀的空間位置。本發明僅采用單臺激光跟蹤儀構建多邊測量系統，較大程度地降低了系統的造價，并且在坐標值計算過程中，僅采用激光跟蹤儀精確的距離值，有效地提高了目標點的測量精度，依據激光跟蹤儀測量數據作為AGV車的位置調整反饋，無需添加額外定位設備，進一步降低系統成本，同時實現了順序多站式測量系統中基站位置的高精度、自動化布局。

技術領域

本發明涉及工業機器人標定技術領域，尤其涉及一種應用于工業機器人標定的全自動順序多站式測量系統。

背景技術

隨著高端制造業的持續發展，提高了對工業機器人的絕對定位精度要求，尤其在激光焊接、激光切割以及航空航天等應用領域，要求工業機器人末端絕對定位精度達到±0.05mm，研究發現通過機器人標定技術能夠有效地提高工業機器人的絕對定位精度。

目前，機器人標定技術中常用立體視覺測量、激光干涉儀、球桿儀、激光跟蹤儀等設備實現工業機器人末端位置或位姿數據的測量。其中激光跟蹤儀作為工業測量系統中的一種高精度大尺寸測量儀器，是目前工業機器人標定的主要測量設備之一。該測量設備將靶球安裝在工業機器人末端，通過激光跟蹤儀測量靶球的空間位置。目前基于激光跟蹤儀的機器人標定系統存在以下兩個主要問題：(1)需要人為干預，如調整靶球位置，保證工業機器人末端位置能夠被激光跟蹤儀測量，人為干預將引入較大的測量不確定度；(2)激光跟蹤儀采用極坐標系系統，其距離測量精度較高，其測量不確定度主要來源于兩個旋轉軸的編碼器。因此，如何進一步提高激光跟蹤儀的測量精度是亟待解決的問題之一。目前改善單站式激光跟蹤儀測量系統的方法主要是采用多邊測量方法，但該系統需采用多臺激光跟蹤儀，大大提高了測量系統的造價。這是又一亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，克服現有技術在基于單個激光跟蹤儀測量技術的缺陷和不足，提供一種全自動順序多站式測量系統，該系統能夠有效地降低測量系統成本，同時提供了一種應用全自動順序多站式測量系統高精度測量工業機器人末端位置的方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種全自動順序多站式測量系統，其特征是：包括工業機器人、主動式靶球、激光跟蹤儀、AGV車、固定靶球以及磁性基座，所述的主動式靶球安裝在工業機器人的末端，所述的激光跟蹤儀能夠測量主動式靶球的空間坐標，激光跟蹤儀固定在AGV車的升降板上，通過AGV車的移動調節激光跟蹤儀的空間位置，所述的固定靶球通過磁性基座固定在激光跟蹤儀可測空間內的某一固定位置。

本發明還提供了一種應用全自動順序多站式測量系統高精度測量工業機器人末端位置的方法，其特征是：包括以下幾個步驟：

步驟1：將工業機器人恢復至初始零位狀態，所述初始零位狀態是指工業機器人的各個關節角度均為0°，并通過工具坐標系標定方法獲得主動式靶球在工業機器人的默認工具坐標系下的坐標表示；

步驟2：控制AGV車搭載激光跟蹤儀運動到第一個基站位置，該基站位置記為A(x₁,y₁,z₁)，并測量固定靶球的空間坐標為Q(x_q1,y_q1,z_q1)；