一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统技术方案

技术编号:15612494 阅读:7 留言:0更新日期:2017-06-14 02:26
本发明专利技术公开的一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,包括:测量机构,测量机构包括用于安装至机器人末端的测量基座,测量基座上分别设置有负载支架、光源支架及相机;分析处理机构,分析处理机构包括信号采集控制卡和分析计算装置,采集控制卡分别与机器人控制柜、相机、测量光源及分析计算装置电连接;靶标机构,靶标机构包括配合连接的隔震基座、伸缩式连杆、万向球头关节及横向固定支架及靶标。本发明专利技术结构设置简单合理、操作方便、成本低廉、实用价值强、检测精确、自动化程度较高、检测时间较短,能够有效实现对工业机器人的各项性能检测。

An industrial robot performance detection system based on monocular camera and machine vision

The invention discloses a monocular camera machine vision detection system based on the performance of industrial robots, including: measuring mechanism, including measuring mechanism for measuring base mounted to the end effector of the robot, measuring base are respectively arranged on the load frame, a light source bracket and a camera; analysis and processing mechanism, processing mechanism includes signal acquisition and control card analysis and calculation device, acquisition and control card respectively with the robot control cabinet, light source and camera, measurement and analysis of the computing device is electrically connected; target mechanism, target mechanism comprises a base isolation, connected with a telescopic connecting rod, universal ball joint and lateral fixation and target. The invention has the advantages of simple and reasonable structure, convenient operation, low cost, strong practical value, accurate detection, high degree of automation, short detection time, can effectively achieve the performance testing for industrial robots.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统
本专利技术涉及工业机器人性能检测
,特别涉及一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统。
技术介绍
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在工业机器人生产制造领域中,通常要对工业机器人的各项性能加以检测,特别是《GBT12642-2013工业机器人性能规范及其试验方法》规定的位姿准确度、位姿重复性、多方向位姿准确度变动、距离准确度、距离重复性、位置稳定时间、位置超调量、位子特性漂移、轨迹准确度、轨迹重复性、重定向轨迹准确度、拐角偏差、拐角速度特性、最小定位时间、摆动偏差等指标的检测。目前,常见的测量方法主要有:(1)基于三坐标测量机的测量方法,如东北大学张晓瑾博士的学位论文《串联机器人位姿精度分析与建模》中的相关方法;(2)基于激光跟踪仪的测量方法,如国家机械产品安全质量监督检验中心杜亮等人发表的学术论文《给予激光跟踪仪测量机器人距离精度的试验设计》;(3)基于拉线传感器的测量方法,如安徽埃夫特智能装备有限公司肖永强等人发表的技术论文《基于拉线传感器的工业机器人标定系统研制》;(4)基于接触式位移传感器的测量方法,如上海天尧科技有限公司研发的WDL系列机器人检测拉杆式直线位移传感器;(5)基于双目相机机器视觉的测量方法,如中国科学院沈阳自动化研究所董再励等人完成的科技成果《机器人直线轨迹性能检测技术研究》;(6)基于单目相机机器视觉的测量方法,如西安交通大学梅雪松教授团队提出的基于单目相机机器视觉测量不确定度引起的重复定位误差方法;(7)基于球杆仪的测量方法,如英国雷尼绍公司研发的QC10系列球杆仪可以测量评价工业机器人动态轮廓精度。在以上所述各种方案中,方案(1)的缺点在于只能测量部分工业机器人性能静态参数,检测成本较高,测量不方便,原因在于三坐标测量仪测量原理为通过精密运动与检测控制探针与被测量系统接触,需要被测量对象是静止的,而对于动态变化的对象则无能为力,因此无法测量工业机器人动态性能指标;三坐标测量仪售价非常高;三坐标测量机体积庞大、难以移动使用,而工业机器人一般也不方便挪动,因此测量时非常不方便;方案(2)的缺点在于检测成本高昂、受环境影响较大、检测过程复杂,原因在于该方案所利用的核心传感器激光跟踪仪售价高昂,目前市场价低端在80万人民币左右,中高端在200万-300万人民币之间,这样的费用是中小型企业和科研院所无法承担的,即使租借使用,租借费用也在每天两万人民币以上;激光跟踪仪对于环境温度、气流变化都比较敏感,因此需要在测量时对环境进行隔离,辅助工作比较复杂;激光跟踪仪的预热、调试也比较复杂,需要专业人员操作,中间过程一旦出现暂停,就无法连续,需要重新开始检测工作,非常不方便;方案(3)缺点在于只能测量位置指标、无法测量姿态指标,另外缺点在于测量精度低,原因在于该系统由多个拉线传感器构成,测量自由度往往少于机器人自由度,因此姿态指标测不出来,多个拉线传感器在组合测量时引入安装不确定误差以及多个拉线传感器在使用时使用串联造成误差积累;方案(4)缺点只能测量位姿重复性指标,原因在于传感器性能限制;方案(5)和(6)的机器视觉实施方案缺点在于测量精度低,原因在于工业机器人运动范围较大,视觉传感器测量精度随着测量范围的变大,其每一个像素所代表的实际尺度就会变大,因此误差就会变大,另外,大范围测量尺度给视觉传感器引入了过多的干扰、不利于视觉图像处理,大范围测量也使得目标环境中的视觉特征较为复杂,导致视觉传感器工作在很大的动态性能范围内,不利于图像稳定;方案(7)缺点在于测量复杂、不方便,原因在于球杆仪属于单点接触式测量触感器,对于动态测量指标需要设计复杂的检测实验和检测算法,对检测人员专业能力要求较为严格。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其结构设置简单合理、操作方便、成本低廉、实用价值强、检测精确、自动化程度较高、检测时间较短,能够有效实现对工业机器人的各项性能检测。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案。一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,包括:测量机构,所述测量机构用于在检测时进行信号采集,所述测量机构包括用于安装至机器人末端的测量基座,所述测量基座上分别设置有负载支架、光源支架及相机,所述负载支架用于安装测试负载,所述光源支架上设置有与所述相机位置相对应的测量光源,所述测量光源用于在测试时为所述相机提供均匀稳定的照明;分析处理机构,所述分析处理机构用于在检测时进行信号处理、运算并输出计算结果,所述分析处理机构包括信号采集控制卡和分析计算装置,所述采集控制卡分别与机器人控制柜、所述相机、所述测量光源及所述分析计算装置电连接;靶标机构,所述靶标机构用于在检测时提供测量对象,所述靶标机构包括隔震基座、伸缩式连杆、万向球头关节、横向固定支架及靶标,所述万向球头关节通过所述伸缩式连杆与所述隔震基座固定连接,所述横向固定支架的一端与所述万向球头关节相连接,所述横向固定支架的另一端与所述靶标固定连接。进一步地,所述测量基座内设有信号线槽,所述信号线槽内穿设有信号传输线,所述信号传输线的一端电连接至所述相机,所述信号传输线的另一端电连接至所述信号采集控制卡。进一步地,所述信号线槽内设有屏蔽组件,所述屏蔽组件包括锡箔纸包覆层和金属隔层,所述锡箔纸包覆层包裹于所述信号传输线的外部,所述金属隔层设置于所述锡箔纸包覆层的外部。进一步地,所述信号采集控制卡包括有与所述机器人控制柜相配合的工业机器人工作启动监控信号采集通路、与所述相机相配合的相机图像采集通路、与所述测量光源相配合的测量装置光源启动控制通路,所述工业机器人工作启动监控信号采集通路及所述相机图像采集通路由同一时钟电路管理。进一步地,所述隔震基座包括外框、面板及蜂窝隔震层,所述面板与所述外框固定连接,所述蜂窝隔震层设置于所述外框内,所述伸缩式连杆的底部与所述面板固定连接。进一步地,所述横向固定支架靠近所述万向球头关节的一端设置有联轴器,所述横向固定支架通过所述联轴器与所述万向球头关节相连接。进一步地,还包括校正机构,所述校正机构用于对所述测量机构所用相机进行校正,所述校正机构包括暗盒,所述暗盒的其中一个内壁设置为相机安装基面,所述相机安装基面用于在校正时安装所述相机,所述相机安装基面上还设置有校正光源,所述校正光源用于在校正时为所述相机提供均匀稳定的照明,所述暗盒的与所述相机安装基面相对的内壁设置为成像特征面,所述成像特征面上设置有成像边缘。进一步地,所述成像特征面由纯白色区域和纯黑色区域配合构成,所述纯白色区域与所述纯黑色区域呈均匀对称设置,所述纯白色区域与所述纯黑色区域之间形成有所述成像边缘。进一步地,还包括移动暗室,所述移动暗室包括暗室支架、滚轮及若干遮光布,所述滚轮装设于所述暗室支架的底部,任意相邻两个所述遮光布之间通过粘接连接形成遮光罩,所述遮光罩罩设于所述暗室支架的外部。进一步地,位于所述暗室支架侧面的其中一块遮光布的外侧设置有一对双面背胶粘接扣带,且两个所述双面背胶粘接扣带相对于所述暗室支架呈上下设本文档来自技高网
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一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统

【技术保护点】
一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其特征在于,包括:测量机构,所述测量机构用于在检测时进行信号采集,所述测量机构包括用于安装至机器人末端的测量基座,所述测量基座上分别设置有负载支架、光源支架及相机,所述负载支架用于安装测试负载,所述光源支架上设置有与所述相机位置相对应的测量光源,所述测量光源用于在测试时为所述相机提供均匀稳定的照明;分析处理机构,所述分析处理机构用于在检测时进行信号处理、运算并输出计算结果,所述分析处理机构包括信号采集控制卡和分析计算装置,所述信号采集控制卡分别与机器人控制柜、所述相机、所述测量光源及所述分析计算装置电连接;靶标机构,所述靶标机构用于在检测时提供测量对象,所述靶标机构包括隔震基座、伸缩式连杆、万向球头关节、横向固定支架及靶标,所述万向球头关节通过所述伸缩式连杆与所述隔震基座固定连接,所述横向固定支架的一端与所述万向球头关节相连接,所述横向固定支架的另一端与所述靶标固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其特征在于,包括:测量机构,所述测量机构用于在检测时进行信号采集,所述测量机构包括用于安装至机器人末端的测量基座,所述测量基座上分别设置有负载支架、光源支架及相机,所述负载支架用于安装测试负载,所述光源支架上设置有与所述相机位置相对应的测量光源,所述测量光源用于在测试时为所述相机提供均匀稳定的照明;分析处理机构,所述分析处理机构用于在检测时进行信号处理、运算并输出计算结果,所述分析处理机构包括信号采集控制卡和分析计算装置,所述信号采集控制卡分别与机器人控制柜、所述相机、所述测量光源及所述分析计算装置电连接;靶标机构,所述靶标机构用于在检测时提供测量对象,所述靶标机构包括隔震基座、伸缩式连杆、万向球头关节、横向固定支架及靶标,所述万向球头关节通过所述伸缩式连杆与所述隔震基座固定连接,所述横向固定支架的一端与所述万向球头关节相连接,所述横向固定支架的另一端与所述靶标固定连接。2.根据权利要求1所述的基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其特征在于:所述测量基座内设有信号线槽,所述信号线槽内穿设有信号传输线,所述信号传输线的一端电连接至所述相机,所述信号传输线的另一端电连接至所述信号采集控制卡。3.根据权利要求2所述的基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其特征在于:所述信号线槽内设有屏蔽组件,所述屏蔽组件包括锡箔纸包覆层和金属隔层,所述锡箔纸包覆层包裹于所述信号传输线的外部,所述金属隔层设置于所述锡箔纸包覆层的外部。4.根据权利要求1所述的基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统,其特征在于:所述信号采集控制卡包括有与所述机器人控制柜相配合的工业机器人工作启动监控信号采集通路、与所述相机相配合的相机图像采集通路、与所述测量光源相配合的测量装置光源启动控制通路,所述工业机器人工作启动监控信号采集通...

【专利技术属性】
技术研发人员:王宝磊贾庆伟张敬良
申请(专利权)人:宁波韦尔德斯凯勒智能科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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