机器人工具中心点校正系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种机器人工具中心点校正系统及其方法，该机器人工具中心点校正系统可包含第一影像感测器、第二影像感测器及控制器。第一影像感测器可具有第一影像中心轴。第二影像感测器可具有第二影像中心轴，第二影像中心轴与第一影像中心轴可具有交点且不相互平行。控制器可控制机器人使其工具中心点在第一影像中心轴及第二影像中心轴之间重复移动。其中，控制器可在工具中心点与第一影像中心轴及第二影像中心轴的交点重合时记录包含机器人的关节坐标的校正点，且可移动工具中心点，并可重复上述步骤以产生多个校正点，再根据该些校正点计算工具中心点的坐标。

Robot Tool Center Point Correction System and Its Method

The invention discloses a center point correction system of a robot tool and a method thereof. The center point correction system of a robot tool includes a first image sensor, a second image sensor and a controller. The first image sensor may have a first image central axis. The second image sensor may have a second image central axis, and the second image central axis and the first image central axis may have intersections and not parallel to each other. The controller can control the robot to move its tool center point repeatedly between the first image center axis and the second image center axis. The controller can record the correction points containing the joint coordinates of the robot when the tool center points coincide with the intersection points of the first image center axis and the second image center axis, and can move the tool center points. The above steps can be repeated to generate multiple correction points, and then calculate the coordinates of the tool center points according to these correction points.

【技术实现步骤摘要】
机器人工具中心点校正系统及其方法
本专利技术涉及一种机器人工具中心点校正系统，特别是涉及一种自动化的机器人工具中心点校正系统。本专利技术还涉及此机器人工具中心点校正系统的机器人工具中心点校正方法。
技术介绍
随着科技的进步，机器人在各个产业上的应用也愈来愈广泛地；一般而言，机器人为具有多个关节的关节型机械手臂，而其一端则设置有一工具，如焊接工具或钻孔工具等等，以执行各种不同的作业；而在机器人进行作业前，其工具的工具中心点(ToolCenterPoint，TCP)的位置需要事先进行精确的校正，如此机器人的控制器才可根据工具中心点使工具可运行于正确的路径。然而，现有技术的机器人工具中心点校正技术确有着许多缺点有待改进。例如，根据现有技术的机器人工具中心点校正技术，使用者可能需要手动操作机械人以校正机械人的工具中心点，因此容易产生人为误差，无法精确地校正工具中心点，因此校正精确度低且需要较高人力成本及时间成本。另外，根据现有技术的机器人工具中心点校正技术，使用者可能需要在机器人上安装额外的感测器，并通过感测器与工具中心的相对关系间接校正工具中心点；然而，上述的方式并无法精确地校正工具中心点，且也会使校正仪器成本大幅提升。此外，根据现有技术的机器人工具中心点校正技术，使用者可能需要额外的量测设备校正机器人的工具中心点；然而，这些量测设备也需要事先进行校正，需要较高人力及时间成本，且也会使校正仪器成本大幅提升。再者，根据现有技术的机器人工具中心点校正技术，使用者可能需要进行重复多次校正机器人的工具中心点才能达到较高的校正精确度，因此使用上极度缺乏效率。因此，如何提出一种机器人工具中心点校正技术，能够有效改善现有技术的机器人工具中心点校正技术的各种缺点已成为一个刻不容缓的问题。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的其中一目的就是在提供一种机器人工具中心点校正系统及方法，以解决现有技术的机器人工具中心点校正技术的各种问题。根据本专利技术的其中一目的，提出一种机器人工具中心点校正系统，其可包含第一影像感测器、第二影像感测器及控制器。第一影像感测器可具有第一影像中心轴。第二影像感测器可具有第二影像中心轴，第二影像中心轴与第一影像中心轴可具有交点且不相互平行。控制器可控制机器人使其工具中心点在第一影像中心轴及第二影像中心轴之间重复移动直到与交点重合。其中，控制器可在工具中心点与交点重合时记录包含机器人的关节坐标的校正点。并可移动工具中心点，再重复上述步骤以产生多个该校正点，以根据该些校正点计算工具中心点的坐标。根据本专利技术的其中一目的，再提出一种机器人工具中心点校正方法，其可包含下列步骤：提供第一影像感测器，其具有第一影像中心轴；提供第二影像感测器，其具有第二影像中心轴，第二影像中心轴与第一影像中心轴具有交点且不相互平行；控制机器人使其工具的工具中心点重复地在第一影像中心轴及第二影像中心轴之间移动直到与交点重合，并记录包含机器人的多个关节的坐标的校正点；移动工具中心点，并重复上述步骤以产生多个校正点；以及根据该些校正点计算工具中心点的坐标。承上所述，依本专利技术的机器人工具中心点校正系统及方法，其可具有一或多个下述优点：(1)本专利技术的一实施例中，机器人工具中心点校正系统可包含控制器及影像感测器，并可通过视觉伺服(VisualServoControl)的方式自动校正机器人的工具中心点，故可达极高的校正精确度且可降低人力成本及时间成本。(2)本专利技术的一实施例中，机器人工具中心点校正系统可通过控制器及影像感测器自动校正机器人的工具中心点，且不需要事先校正影像感测器的位置，故可进一步降低人力成本及时间成本。(3)本专利技术的一实施例中，机器人工具中心点校正系统可通过一次的校正流程即可达到极高的校正精确度，因此机器人工具中心点校正系统可以更有效率的对机器人工具中心点进行校正。(4)本专利技术的一实施例中，机器人工具中心点校正系统可应用于各种不同的机器人，因此使用上更具弹性。附图说明图1为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第一示意图；图2A～图2C为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第二示意图～第四示意图；图3A～图3C为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第五示意图～第七示意图；图4为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第八示意图；图5为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第一流程图；图6为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第二流程图；图7为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第三流程图；图8为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第二实施例的流程图。符号说明1机器人工具中心点校正系统11第一影像感测器12第二影像感测器13控制器R机器人M本体T工具TCP工具中心点J1～J6关节F法兰面A第一影像中心轴B第二影像中心轴IA交叠区域I轴线交点CP1校正点O起始点T1～T4移动点x1～x3、y1～y3、z1～z3、xC1、yC1、xC2、yC2坐标P’x1、P’y1、P’z1、P’x2、P’y2、P'z2投影坐标空间向量SC1、SC2、PH1～PH4距离xC、yC、zC、xR、yR、zR、xb、yb、zb、xf、yf、zf坐标轴S51～S56、S61～S66、S71～S76、S81～S84步骤流程具体实施方式以下将参照相关附图，说明依本专利技术的机器人工具中心点校正系统及其方法的实施例，为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或权利要求中，当提及元件「连接」或「耦合」至另一元件时，其可直接连接或耦合至该另一元件或可存在介入元件；而当提及元件「直接连接」或「直接耦合」至另一元件时，不存在介入元件，用于描述元件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同元件是以相同的符号标示来说明。请参阅图1、图2A～图2C、图3A～图3C及图4，其为本专利技术的机器人工具中心点校正系统的第一实施例的第一示意图～第八示意图。如图1所示，机器人工具中心点校正系统1可包含第一影像感测器11、第二影像感测器12及控制器13；在优选的实施例中，第一影像感测器11及第二影像感测器12可为摄影机或其它类似的装置。机器人R包含本体M及设置于本体M的一端的工具T，而本体M包含多个关节J1～J6；机器人工具中心点校正系统1可用于校正设置于工具T的工具中心点TCP。图2A表示第一影像感测器11的影像，图2B表示空间向量与第一影像感测器11的坐标系(x1C-y1C-z1C)的关系，而图2C表示工具中心点TCP沿着第一影像感测器11的坐标系(x1C-y1C-z1C)的移动路径；如图2A及图2B所示，在进行工具中心点TCP的校正之前，需先计算机器人R的坐标系(xR-yR-zR)与第一影像感测器11的坐标系(x1C-y1C-z1C)的转换关系。首先，建立机械人R的参考坐标系与第一影像感应器11的参考坐标系的转换关系，控制器13可控制机器人R将工具中心点TCP由第一影像感测器11及第二影像感测器12的影像交叠区域IA的任一位置沿着机器人R的坐标系的横轴(xR轴)移动距离LR得到第一影像感测器11的投影坐标点，并可由第一影像感测器11获得第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人工具中心点校正系统，包含：第一影像感测器，具有一第一影像中心轴；第二影像感测器，具有一第二影像中心轴，该第二影像中心轴与该第一影像中心轴具有一交点；以及控制器，控制一机器人使其一工具的一工具中心点在该第一影像中心轴及该第二影像中心轴之间重复移动直到与该交点重合；其中，该控制器在该工具中心点与该交点重合时，记录含有该机器人的多个关节的坐标的一校正点，并移动该工具中心点，再重复上述步骤以产生多个该校正点，再根据该些校正点计算该工具中心点的坐标。

【技术特征摘要】
2017.09.29 TW 1061337751.一种机器人工具中心点校正系统，包含：第一影像感测器，具有一第一影像中心轴；第二影像感测器，具有一第二影像中心轴，该第二影像中心轴与该第一影像中心轴具有一交点；以及控制器，控制一机器人使其一工具的一工具中心点在该第一影像中心轴及该第二影像中心轴之间重复移动直到与该交点重合；其中，该控制器在该工具中心点与该交点重合时，记录含有该机器人的多个关节的坐标的一校正点，并移动该工具中心点，再重复上述步骤以产生多个该校正点，再根据该些校正点计算该工具中心点的坐标。2.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该控制器是根据该机器人的坐标系与该第一影像感测器及该第二影像感测器的坐标系的一转换关系及该第一影像感测器及该第二影像感测器的影像来控制该机器人。3.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中各个该关节的坐标为各个该关节相对于其预设起始点的转动角度。4.如权利要求3所述的机器人工具中心点校正系统，其中该控制器根据该些校正点及该机器人的一连杆参数计算该工具中心点的坐标。5.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该些校正点的数量大于或等于一预设值。6.如权利要求5所述的机器人工具中心点校正系统，其中当该些校正点的数量小于3时，该控制器通过一乱数产生器乱数产生一方位角增量以修正该机器人的一方位角，由此改变该机器人的姿态。7.如权利要求6所述的机器人工具中心点校正系统，其中该控制器在修正该机器人的该方位角后，控制该机器人使该工具中心点在该第一影像中心轴及该第二影像中心轴之间重复移动直到与该交点重合，以产生下一个该校正点，直到该些校正点的数量大于或等于该预设值。8.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该工具中心点与该第一影像中心轴及该第二影像中心轴的该交点重合时，该工具中心点与该第一影像中心轴的距离及该工具中心点与该第二影像中心轴的距离小于一门槛值。9.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该控制器让该机器人以不同姿态产生该些校正点。10.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该工具中心点的坐标系包含该工具中心点相对于该机器人的一基座的坐标或该工具中心点相对于该机器人的一法兰面的坐标。11.如权利要求1所述的机器人工具中心点校正系统，其中该第一影像中心轴与该第二影像中心轴互相垂直。12.一种机器人工具中心点校正方法，包含：提供一第一影像感测器，其具有一第一影像中心轴；提供一第二影像感测器，其具有一第二影像中心轴，该第二影像中心轴与该第一影像中心轴具有一交点且不相互平行；控制一机器人使其一工具的一工具中心点重复地在该第一影像中心轴及该第二影像中心轴之间移动直到与该交点重合，并记录包含该机器人的多个关节的坐标的一校正点；移动该工具中心点，并重复上述步骤以产生多个该校正点；以及根据该些校正点计算该工具中心点的坐标。13.如权利要求12所述的机器人工具中心点校正方法，其中控制该机器人使该工具的该工具中心点重复地在该第一影像中心轴及该第二影像中心轴之间移动直到与该交点重合，并记录包含该机器人的多个关节的坐标的该校正点的步骤还包含下列步骤：提供该机器人的坐标系与该第一影像感测器及该第二影像感测器的坐标系的一转换关系；以及根据该转换关系、该第一影像感测器及该第二影像感测器的影像控制该机...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成凯，古有彬，陈诣伦，杨淳宜，陈俊皓，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71