一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置，包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。该装置不但能对机械臂的X、Y、Z轴的初始平行状态做精确校准，同时能对机械臂末端的起始位置做准确补偿、校准，确保机械臂在实际安装后的精度达到出厂时的标准，同时保证机械臂末端在开始运行前达到理想的初始位置状态，从而保证了基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，而且整个校准过程都是通过系统自动完成，不需要人工参与。

【技术实现步骤摘要】
一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置
本专利技术涉及机器人及机械臂应用相关的自动化
，具体涉及一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置。
技术介绍
随着工业自动化的加速推进及无人车间的掀起，越来越多的人工岗位开始被机器人和机械臂替代，特别是随着技术的进步,机械臂的精度和灵活性变得越来越高，使得机械臂在一些精密加工、装配、检测等领域得到更加广泛应用。为了保证机械臂的性能提高机械臂的运行精度，虽然机械臂出厂时都会做进行误差校准，但是在实际安装调试过程中由于环境的人为等因素又会产生新的误差，另外，机械臂在长时间运行后也会存在累计误差及磨损，因此在这些居多因素的影响下，为保证基于机械臂的精度，进一步保证基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，需要在机械臂安装调试完后，以及在机械臂运行一段时间后，需要对机械臂定期进行一次校准。目前，主要有两种校准方式，第一种是购买专门的机械臂出厂误差校准设备进行误差校准，但此类误差校准设备所占空间大、所需费用高及误差校准的方法复杂，不适合小型机械臂的校准。第二种是借助外部传感器实际测试机械臂的位移量和运行轨迹，再通过控制系统反馈给机械臂控制器进行修正，但此种校准方式需要性能极高的传感器，价格贵，且校准过程比较麻烦，耗时长，不利于大规模，经常性使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置，其不但能对机械臂X、Y、Z轴的初始平行状态做精确校准，同时能对机械臂起始位置做准确补偿、校准，确保机械臂在实际安装后的精度达到出厂时的标准，同时保证机械臂末端在开始运行前达到理想的初始位置，从而保证了基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，而且整个校准过程都是通过系统自动完成，不需要人工参与。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。作为优选的技术方案，系统控制器对图像的明暗、清晰度，形变，边缘的起始刻度位置进行分析，再依据分析结果依次调整机械臂的X、Y、Z轴的位置，机械臂每调整一次，系统进行一次成像分析，直到成像效果达到预先设定的标准为止。作为优选的技术方案，所述标定模板包括X轴、中心点、Y轴，十字交叉点位于模板的中心点，另外，从十字线的末端向外间隔均匀的刻有5个以上的从细到粗的回字型框。作为优选的技术方案，5个以上的从细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。一种基于成像方式的机械臂校准方法，具体包括以下几个步骤：步骤一、首先对机械臂的Z轴进行校准，此时主要分析图片中5个回字型框的清晰度，如果某一方向不清晰，则需要逐步调整机械臂的Z轴的水平度让图像整体变清晰；接着分析整体亮度，如果图片亮度没达到预定值，则需要逐步调整Z轴的高度，直到亮度值达到最佳状态，此时完成了Z轴的校准；步骤二、对机械臂的X轴进行校准，此时主要分析图片中十字型轴的X轴的倾斜度，如果朝一个方向倾斜，则需要逐步向相反的方向调整机械臂的X轴的水平度，直到图片中十字型轴的X轴垂直没有偏差，此时完成了X轴的校准；步骤三、对机械臂的Y轴进行校准，此时主要分析图片中十字型轴的Y轴的倾斜度，如果朝一个方向倾斜，则需要逐步向相反的方向调整机械臂的Y轴的水平度，直到图片中十字型轴的Y轴垂直没有偏差，此时完成了Y轴的校准；步骤四、当机械臂的Z,X,Y轴都校准好后，再采集一张完整的图片，对图片的边缘进行分析，判断图像边缘对应的标定模板上的刻度，从而推算出机械臂末端实际的起始位置与理论值之间的偏差，将这个偏差值反馈给机械臂控制系统，调整机械臂末端起始位置后再次采集图像，对图片的边缘进行分析，直到图像左侧边缘与十字型轴的Y轴重合，图像的中心线与十字型轴的X轴重合，此时完成了机械臂末端初始位置的校准。本专利技术的有益效果是：本专利技术不需要购买专门的机械臂出厂误差校准设备，也不用购买外部传感器装置，更避免了选用价格昂贵的激光跟踪仪；采用本专利技术不但能大幅节省成本，同时也缩小了设备占用的空间，而且操作简单方便，可以做到完全自动化，不需要特别的专业技术人员来操控，节省了时间，进而也大幅提高了效率。特别是在一些本身就需要用到线扫描相机及点光源的设备，如玻璃AOI检测设备，精密零件尺寸检测设备等带机械臂的设备，只需要增加一块标定模板就可，几乎不需要增加任何成本。另外，同一台设备可以在校准多种不同精度不同型号的机械臂，大大提供设备的使用效率，总体来说，本专利技术能帮助工厂提升生产效率，降低生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的标定模板的示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本专利技术使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于成像方式的机械臂校准装置，其特征在于：包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于成像方式的机械臂校准装置，其特征在于：包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。


2.如权利要求1所述的基于成像方式的机械臂校准装置，其特征在于：所述标定模板包括X轴、中心点、Y轴，十字交叉点位于模板的中心点，另外，从十字线的末端向外间隔均匀的刻有5个以上的从细到粗的回字型框。


3.如权利要求1所述的基于成像方式的机械臂校准装置，其特征在于：系统控制器对图像的明暗、清晰度，形变，边缘的起始刻度位置进行分析，再依据分析结果依次调整机械臂的X、Y、Z轴的位置，机械臂每调整一次，系统进行一次成像分析，直到成像效果达到预先设定的标准为止。


4.如权利要求2所述的基于成像方式的机械臂校准装置，其特征在于：5个以上的从细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。


5.一种基于成像方式的机械臂校准方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
步骤一、首先对机械臂的Z轴进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：代小权，林开程，黄凯，张正锋，邓文彬，
申请(专利权)人：深圳市梯易易智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44