工业机器人重复定位精度分析系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，包括三个激光测距仪，三个激光测距仪分别固定在三个分支上，三个分支设于支架上，三个激光测距仪成两两正交的方向，三个激光测距仪均对准球形反射体，球形反射体固定在机器人上。本实用新型专利技术通过激光测距仪和球形反射体，实现工业机器人空间坐标的三维点检测，采取规避旋转误差分量的方法使测试系统具有更高的测试精度。

Repeated Positioning Accuracy Analysis System for Industrial Robots

The utility model discloses a repetitive positioning accuracy analysis system for industrial robots, which is characterized by three laser rangefinders, three laser rangefinders fixed on three branches respectively, three branches arranged on brackets, three laser rangefinders in two orthogonal directions, three laser rangefinders aligned with spherical reflectors, and spherical reflectors fixed on robots. The utility model realizes three-dimensional point detection of spatial coordinates of industrial robots by means of a laser range finder and a spherical reflector, and adopts the method of avoiding the rotating error component to make the test system have higher test accuracy.

【技术实现步骤摘要】
工业机器人重复定位精度分析系统
本技术涉及一种工业机器人重复定位精度分析系统，属于工业机器人性能测试领域。
技术介绍
工业机器人是集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，工业自动化领域重要的自动化设备。工业机器人广泛应用的同时，由于制造装配误差、控制误差、运动热变形、回转间隙及疲劳磨损等原因导致工业机器人实际位置与命令位置偏差较大，甚至出现机器人末端抖动的故障现象，限制了工业机器人的应用。因此对工业机器人重复定位精度的测试分析、性能故障诊断，成为了工业机器人生产制造中不可或缺的一部分。目前，关于工业机器人重复定位精度的测试主要采用激光跟踪仪进行测量，激光跟踪仪操作繁琐、成本高，并且其最高精度有时难以满足用户需求。现有的专利“一种机器人三维重复定位精度测试系统”(201710095556)采用三个互相正交的激光位移传感器，对跟随机器人末端平移旋转的立方体进行测量得到三个方向的位移，虽然三个传感器同步测量保证了测试的快速性，但若机器人定位误差中存在旋转分量，便无法保证第一次相交于空间同一点的光束，加入旋转方向的误差后，仍可继续相交于同一点。这将导致测量误差增大，精度无法满足客户需求。现有的专利“一种机器人三维重复定位精度测量装置”(CN201420123934.X)也存在旋转误差无法规避的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：解决了现有的工业机器人重复定位精度测试系统存在旋转误差无法规避的问题。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供了一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，包括三个激光测距仪，三个激光测距仪分别固定在三个分支上，三个分支设于支架上，三个激光测距仪成两两正交的方向，三个激光测距仪均对准球形反射体，球形反射体固定在机器人上。优选地，所述的支架固定在三脚架上；三脚架与支架配合形成具有上下移动、左右旋转两个自由度的安装架。优选地，所述的球形反射体的制作材料为轻型金属材料；支架的制作材料为铝合金材料；三脚架的制作材料为碳纤维材料。优选地，所述的三个激光测距仪的位置两两正交、互成90度直角；三个激光测距仪发出的激光束相交于一点。优选地，所述的球形反射体表面上设有三个将三个激光测距仪的激光束交点与球形反射体的球心进行对齐的定位标志；其中的一个定位标志与机器人末端坐标系Z轴共线，另外两个定位标志与该定位标志两两正交。优选地，所述的定位标志为漫反射的反光标记点；定位标志的形状为圆形；定位标志的大小与激光测距仪的激光束形状的大小相同。优选地，所述的分支的截面为正方形；三个分支两两垂直设于支架上。优选地，所述的三个分支上分别设有高精度定位装置，高精度定位装置上设有激光测距仪。本技术通过激光测距仪和球形反射体，实现工业机器人空间坐标的三维点检测，采取规避旋转误差分量的方法使测试系统具有更高的测试精度。由于本技术采用球形反射体，可以有效消除由于末端偏转引入的旋转误差。通过使用定位标志的定标方法可以有效调整球形反射体的姿态，以及高精度的激光测距仪设备，可以保证测试系统的准确度。附图说明图1为一种工业机器人重复定位精度分析系统的示意图；图2为球形反射体的示意图；图3为三传感器校准方法的原理示意图。具体实施方式为使本技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本技术为一种工业机器人重复定位精度分析系统，如图1所示，其包括：球形反射体2、激光测距仪、支架4、三脚架5，其中，激光测距仪的数量共有三个(即第一激光测距仪3a、第二激光测距仪3b、第三激光测距仪3c)，三个激光测距仪分别固定于三个分支(即第一分支4a、第二分支4b、第三分支4c)上，三个分支设于支架4上；三个激光测距仪成两两正交的方向，三个激光测距仪各自发出的激光束同时投向球形反射体2。球形反射体2由轻型金属材料制成；球形反射体2的一侧表面固定安装有连接件，通过连接件与工业机器人1末端固定相连，跟随机器人1末端进行平移旋转运动。球形反射体2的表面贴有三个将三个激光测距仪的激光束交点与球形反射体球心进行对齐的定位标志(即第一定位标志6a、第二定位标志6b、第三定位标志6c)，如图2所示，其中一个定位标志(即第二定位标志6b)与机器人1末端坐标系Z轴共线，另外两个定位标志(即第一定位标志6a、第三定位标志6c)与该定位标志(即第二定位标志6b)两两正交，三个定位标志为激光测距仪的激光束与球形反射体2对准的参考点，为激光测距仪提供反射面，如图3所示。定位标志为漫反射的反光标记点，定位标志的形状为圆形，定位标志的大小与激光测距仪的激光束形状的大小相同或者接近。三个激光测距仪的位置两两正交、互成90度直角，三个激光束相交于一点。激光测距仪3具有外触发功能，通过触发数据采集信号，对目标的距离信息进行采集。支架4由铝合金材料制成，其可靠固定于三脚架5之上。支架4上设有三个分支，分支截面为正方形，三个分支两两垂直，分别设有高精度定位装置，用于准确安装定位三个激光测距仪，保证激光测距仪的激光束两两正交并相交于一点。三脚架5由碳纤维材料制成，与支架4配合形成具有上下移动，左右旋转两个自由度的安装架，并设有可靠固定支架的装置，三脚架5采用尖脚方式与地面稳定接触，避免支架4在测试过程中位置偏移，引入误差。本技术的工业机器人重复定位精度测试系统，操作步骤如下：步骤1：在工业机器人1的末端安装球形反射体2，确保安装固定可靠。调整机器人手臂，使其位于一个工作空间中预期应用最多的位置。步骤2：在三脚架5上固定支架4，调节高度和角度，使其与球形反射体2大致在同一高度，并把三个激光测距仪安装在支架4的三个分支的高精度定位装置上。步骤3：通过定位标志将三个激光测距仪的激光束交点与球形反射体2的球心对齐，其方法如下：(1)调整机器人，使三个定位标志的方向与三个激光测距仪大致处于同一方位；(2)移动机器人1末端，令球形反射体2的与机器人1末端Z轴同向的第二定位标志6b与对应方向的第二激光测距仪3b的光束重合；(3)调整机器人1先绕末端Z轴旋转，令其余两个定位标志(即第一定位标志6a、第三定位标志6c)与其对应的激光测距仪(即第一激光测距仪3a、第三激光测距仪3c)的光束处于同一平面，再调整机器人绕其他方向旋转，使两个定位标志分别与其对应方向的光束大致重合；(4)观察其中一个指示器对应的激光测距仪的光束与定位标志，调整机器人1至不管末端沿哪个方向微平移或微旋转，指示器数值都是往同一大小方向变化，则证明该激光束的中心已与该定位标志的中心对齐；更换其他指示器，重复上述过程，直至三个激光测距仪的光束分别与其对应的定位标志对齐。步骤4：示教当前点，当机器人1运动到该位置时，触发采集信号。三个激光测距仪分别记录距离，连续记录30组数据后停止采集。最终通过电脑从控制器中导出数据，对数据进行重复定位精度计算。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，包括三个激光测距仪，三个激光测距仪分别固定在三个分支上，三个分支设于支架(4)上，三个激光测距仪成两两正交的方向，三个激光测距仪均对准球形反射体(2)，球形反射体(2)固定在机器人(1)上。

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，包括三个激光测距仪，三个激光测距仪分别固定在三个分支上，三个分支设于支架(4)上，三个激光测距仪成两两正交的方向，三个激光测距仪均对准球形反射体(2)，球形反射体(2)固定在机器人(1)上。2.如权利要求1所述的一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，所述的支架(4)固定在三脚架(5)上；三脚架(5)与支架(4)配合形成具有上下移动、左右旋转两个自由度的安装架。3.如权利要求1所述的一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，所述的球形反射体(2)的制作材料为轻型金属材料；支架(4)的制作材料为铝合金材料；三脚架(5)的制作材料为碳纤维材料。4.如权利要求1所述的一种工业机器人重复定位精度分析系统，其特征在于，所述的三个激光测距仪的位置两两正交、互成90度直角；三个激光测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺道深，皇甫亚波，涂笔城，郑海峰，王爱国，刘健，易谦，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器设备检测所有限公司，上海添唯认证技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31