[發(fā)明專利]一種基于成像方式的機(jī)械臂校準(zhǔn)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110304920.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112936315B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代小權(quán);林開(kāi)程;黃凱;張正鋒;鄧文彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市梯易易智能科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J13/00
• 分類號(hào): B25J13/00;B25J13/08
• 代理公司: 深圳市卓科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44534
• 代理人: 趙輝麗;任平

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于成像方式的機(jī)械臂校準(zhǔn)方法及裝置，包括機(jī)械臂、標(biāo)定模板、線掃描相機(jī)、系統(tǒng)控制器、點(diǎn)光源以及吸附部件，系統(tǒng)控制器控制機(jī)械臂的吸附部件將標(biāo)定模板平行的固定在機(jī)械臂的末端，點(diǎn)光源以及系統(tǒng)控制器分設(shè)在線掃描相機(jī)的兩側(cè)。該裝置不但能對(duì)機(jī)械臂的X、Y、Z軸的初始平行狀態(tài)做精確校準(zhǔn)，同時(shí)能對(duì)機(jī)械臂末端的起始位置做準(zhǔn)確補(bǔ)償、校準(zhǔn)，確保機(jī)械臂在實(shí)際安裝后的精度達(dá)到出廠時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)保證機(jī)械臂末端在開(kāi)始運(yùn)行前達(dá)到理想的初始位置狀態(tài)，從而保證了基于該機(jī)械臂的應(yīng)用能達(dá)到實(shí)際精度要求，而且整個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程都是通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)完成，不需要人工參與。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人及機(jī)械臂應(yīng)用相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于成像方式的機(jī)械臂校準(zhǔn)方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的加速推進(jìn)及無(wú)人車(chē)間的掀起，越來(lái)越多的人工崗位開(kāi)始被機(jī)器人和機(jī)械臂替代，特別是隨著技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械臂的精度和靈活性變得越來(lái)越高，使得機(jī)械臂在一些精密加工、裝配、檢測(cè)等領(lǐng)域得到更加廣泛應(yīng)用。

為了保證機(jī)械臂的性能提高機(jī)械臂的運(yùn)行精度，雖然機(jī)械臂出廠時(shí)都會(huì)做進(jìn)行誤差校準(zhǔn)，但是在實(shí)際安裝調(diào)試過(guò)程中由于環(huán)境的人為等因素又會(huì)產(chǎn)生新的誤差，另外，機(jī)械臂在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后也會(huì)存在累計(jì)誤差及磨損，因此在這些居多因素的影響下，為保證基于機(jī)械臂的精度，進(jìn)一步保證基于該機(jī)械臂的應(yīng)用能達(dá)到實(shí)際精度要求，需要在機(jī)械臂安裝調(diào)試完后，以及在機(jī)械臂運(yùn)行一段時(shí)間后，需要對(duì)機(jī)械臂定期進(jìn)行一次校準(zhǔn)。

目前，主要有兩種校準(zhǔn)方式，第一種是購(gòu)買(mǎi)專門(mén)的機(jī)械臂出廠誤差校準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行誤差校準(zhǔn)，但此類誤差校準(zhǔn)設(shè)備所占空間大、所需費(fèi)用高及誤差校準(zhǔn)的方法復(fù)雜，不適合小型機(jī)械臂的校準(zhǔn)。第二種是借助外部傳感器實(shí)際測(cè)試機(jī)械臂的位移量和運(yùn)行軌跡，再通過(guò)控制系統(tǒng)反饋給機(jī)械臂控制器進(jìn)行修正，但此種校準(zhǔn)方式需要性能極高的傳感器，價(jià)格貴，且校準(zhǔn)過(guò)程比較麻煩，耗時(shí)長(zhǎng)，不利于大規(guī)模，經(jīng)常性使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是一種基于成像方式的機(jī)械臂校準(zhǔn)方法及裝置，其不但能對(duì)機(jī)械臂X、Y、Z軸的初始平行狀態(tài)做精確校準(zhǔn)，同時(shí)能對(duì)機(jī)械臂起始位置做準(zhǔn)確補(bǔ)償、校準(zhǔn)，確保機(jī)械臂在實(shí)際安裝后的精度達(dá)到出廠時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)保證機(jī)械臂末端在開(kāi)始運(yùn)行前達(dá)到理想的初始位置，從而保證了基于該機(jī)械臂的應(yīng)用能達(dá)到實(shí)際精度要求，而且整個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程都是通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)完成，不需要人工參與。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：包括機(jī)械臂、標(biāo)定模板、線掃描相機(jī)、系統(tǒng)控制器、點(diǎn)光源以及吸附部件，系統(tǒng)控制器控制機(jī)械臂的吸附部件將標(biāo)定模板平行的固定在機(jī)械臂的末端，點(diǎn)光源以及系統(tǒng)控制器分設(shè)在線掃描相機(jī)的兩側(cè)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，系統(tǒng)控制器對(duì)圖像的明暗、清晰度，形變，邊緣的起始刻度位置進(jìn)行分析，再依據(jù)分析結(jié)果依次調(diào)整機(jī)械臂的X、Y、Z軸的位置，機(jī)械臂每調(diào)整一次，系統(tǒng)進(jìn)行一次成像分析，直到成像效果達(dá)到預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)為止。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述標(biāo)定模板包括X軸、中心點(diǎn)、Y軸，十字交叉點(diǎn)位于模板的中心點(diǎn)，另外，從十字線的末端向外間隔均勻的刻有5個(gè)以上的從細(xì)到粗的回字型框。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，5個(gè)以上的從細(xì)到粗的回字型框包括第1回型框、第2回型框、第2回型框、第4回型框以及第5回型框。

一種基于成像方式的機(jī)械臂校準(zhǔn)方法，具體包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一、首先對(duì)機(jī)械臂的Z軸進(jìn)行校準(zhǔn)，此時(shí)主要分析圖片中5個(gè)回字型框的清晰度，如果某一方向不清晰，則需要逐步調(diào)整機(jī)械臂的Z軸的水平度讓圖像整體變清晰；接著分析整體亮度，如果圖片亮度沒(méi)達(dá)到預(yù)定值，則需要逐步調(diào)整Z軸的高度，直到亮度值達(dá)到最佳狀態(tài)，此時(shí)完成了Z軸的校準(zhǔn)；

步驟二、對(duì)機(jī)械臂的X軸進(jìn)行校準(zhǔn)，此時(shí)主要分析圖片中十字型軸的X軸的傾斜度，如果朝一個(gè)方向傾斜，則需要逐步向相反的方向調(diào)整機(jī)械臂的X軸的水平度，直到圖片中十字型軸的X軸垂直沒(méi)有偏差，此時(shí)完成了X軸的校準(zhǔn)；