一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法技术

提供一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，该激光轮廓仪的标定主要分为两个步骤：步骤一：标定激光轮廓仪原点在法兰坐标系下的位置：采用测量的方法标定激光轮廓仪坐标系统的原点在法兰坐标系下的位置ΔX,ΔY,ΔZ，激光轮廓仪原点标定误差为0

【技术实现步骤摘要】
一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法


[0001]本专利技术属于激光轮廓仪在焊接机器人上标定
，具体涉及一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法。

技术介绍

[0002]随着焊接机器人应用的越来越广泛，往往要在机器人上附加各种辅助工具，激光轮廓仪作为一种辅助工具，可以帮助机器人测量焊缝的形貌，是实现焊接自动化的一种必不可少的工具。将激光轮廓仪安装在机器人上后，需要标定激光轮廓仪，即确定激光轮廓仪坐标系统的原点在法兰坐标下的位置，并确定其坐标系的姿态。
[0003]现有标定工具坐标系统原点的方法主要有两种：1、XYZ 4点法；2、XYZ参照法，这两种方法误差约在1
‑
5mm。现有标定工具坐标系姿态的方法主要有两种：1、ABC 2点法；2、ABC
‑
World。现有技术存在问题：1、XYZ 4点法和XYZ参照法的标准有些模糊，不同的工程师的标定标准或观察标准往往是不一致的，这两种方法的标定误差约为1
‑
5mm，误差过大，影响机器人系统对工具的精准控制；2、标定工具坐标系姿态的两种方法也是标准不够清晰，不同的工程师标定出来的结果往往差距较大。目前市场上还没有系统地标定激光轮廓仪的方法，因此有必要提出改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，本专利技术采用测量的方法标定激光轮廓仪坐标系统的原点，标定方式更为简单，误差更小，同时应用ABC 2点法标定激光轮廓仪坐标系姿态的标准，能够更好地应用激光轮廓仪，实现机器人对其的精确控制。
[0005]本专利技术采用的技术方案：一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，该激光轮廓仪的标定主要分为两个步骤：
[0006]步骤一：标定激光轮廓仪原点在法兰坐标系下的位置：采用测量的方法标定激光轮廓仪坐标系统的原点在法兰坐标系下的位置ΔX,ΔY,ΔZ，所述激光轮廓仪原点标定误差为0
‑
1mm；
[0007]步骤二：建立激光轮廓仪的坐标系统：采用ABC 2点法标定激光轮廓仪的坐标系姿态，所述激光轮廓仪坐标姿态的标定误差控制在0
‑1°
。
[0008]上述步骤一中，所述标定激光轮廓仪原点在法兰坐标系下的位置ΔX,ΔY,ΔZ的具体方法如下：
[0009]1)准备一张干净平整的面板，利用水平仪将面板上表面调至与水平面平行；
[0010]2)利用机器人将法兰以及与法兰连接的焊枪和激光轮廓仪整体运动至面板上方，调整法兰平面平行于水平面，标准为：法兰坐标系下A、B、C三个旋转量为90
°
的整数倍；
[0011]3)在保证法兰平面一直平行于水平面的前提下，利用激光轮廓仪实时采集激光轮廓数据，激光采集数据的对象为平整的面板，机器人带着激光轮廓仪反复调整激光轮廓仪
的空间位置，主要是竖直方向的位置，使轮廓数据为一条水平直线且Z轴数据为0值，再找到X轴的0点，定义O点即为激光轮廓仪的原点，标记O点；
[0012]4)通过机器人示教器旋转法兰180
°
，同样找到激光轮廓仪的坐标原点，标记为O
′
，测量得到OO
′
，实际上ΔY＝OO
′
/2，即为激光轮廓仪坐标原点相对于法兰坐标原点在Y方向的偏差；
[0013]5)在全局坐标系下，沿着法兰坐标系下的X轴方向移动法兰及焊枪和激光轮廓仪整体，将激光轮廓仪的坐标原点由O
′
点移动至O点附近，此时激光线与3)步骤时的激光线重合，激光轮廓仪的坐标原点在O点的上方或下方，标记为O＂，测量得到OO＂，实际上ΔX＝OO＂/2，即为激光轮廓仪坐标原点相对于法兰坐标原点在X方向的偏差；
[0014]6)最后用直尺直接测量法兰平面与平整面板之间的竖直距离ΔZ，即为激光轮廓仪坐标原点相对于法兰坐标原点在Z方向的偏差。
[0015]上述步骤二中，所述建立激光轮廓仪的坐标系统的具体方法如下：
[0016]1)利用水平仪调整激光轮廓仪上表面∥水平面∥面板，此时法兰平面与水平面并不平行；
[0017]2)在全局坐标系下，将激光轮廓仪沿着竖直方向向上运动，激光轮廓仪的原位置和运动后的位置形成一个方向向量，作为激光轮廓仪的Z轴正方向；
[0018]3)将激光轮廓仪沿着激光线的其中一个方向运动，且保持激光轮廓的Z值保持不变，那么激光轮廓仪的原位置和运动后的位置形成一个方向向量，作为激光轮廓仪的X轴正方向；
[0019]4)利用右手守则确定激光轮廓仪的Y轴方向，这样激光轮廓仪的坐标系就建立了。
[0020]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0021]1、本方法采用测量的方法标定激光轮廓仪坐标系统的原点，该标定方法下，激光轮廓仪坐标系统原点的标定精度得到了较大的提高，误差0
‑
1mm，标定方式更为简单，误差更小；同时，应用ABC 2点法标定激光轮廓仪坐标系姿态的标准，该标定方法下，激光轮廓仪坐标姿态的标定标准更加清晰，误差0
‑1°
，能够更好地应用激光轮廓仪，实现机器人对其的精确控制；
[0022]2、本方法的标定方法标准清晰，方法简单，误差较小，适用于机器人多种工具的标定，其他工具如非异型工具也可以参照本标定方法标定，且不同工具间标定的相对误差都会很小。
附图说明
[0023]图1为本专利技术步骤一中2)的示意图；
[0024]图2为本专利技术步骤一中3)的示意图；
[0025]图3为本专利技术步骤一中4)的示意图；
[0026]图4为本专利技术步骤一中5)的示意图；
[0027]图5为本专利技术步骤一中6)的示意图；
[0028]图6为本专利技术步骤二中2)的示意图；
[0029]图7为本专利技术步骤二中3)的示意图；
[0030]图8为本专利技术步骤二中4)的示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0033]请参阅图1
‑
8，详述本专利技术的实施例。
[0034]一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，该激光轮廓仪的标定主要分为两个步骤：
[0035]步骤一：标定激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，其特征在于：该激光轮廓仪的标定主要分为两个步骤：步骤一：标定激光轮廓仪原点在法兰坐标系下的位置：采用测量的方法标定激光轮廓仪坐标系统的原点在法兰坐标系下的位置ΔX,ΔY,ΔZ，所述激光轮廓仪(4)原点标定误差为0
‑
1mm；步骤二：建立激光轮廓仪的坐标系统：采用ABC 2点法标定激光轮廓仪的坐标系姿态，所述激光轮廓仪(4)坐标姿态的标定误差控制在0
‑1°
。2.根据权利要求1所述的一种焊接机器人标定激光轮廓仪的方法，其特征在于：上述步骤一中，所述标定激光轮廓仪原点在法兰坐标系下的位置ΔX,ΔY,ΔZ的具体方法如下：1)准备一张干净平整的面板(1)，利用水平仪将面板上表面调至与水平面平行；2)利用机器人将法兰(2)以及与法兰(2)连接的焊枪(3)和激光轮廓仪(4)整体运动至面板(1)上方，调整法兰(2)平面平行于水平面，标准为：法兰(2)坐标系下A、B、C三个旋转量为90
°
的整数倍；3)在保证法兰(2)平面一直平行于水平面的前提下，利用激光轮廓仪(4)实时采集激光轮廓数据，激光采集数据的对象为平整的面板(1)，机器人带着激光轮廓仪(4)反复调整激光轮廓仪(4)的空间位置，主要是竖直方向的位置，使轮廓数据为一条水平直线且Z轴数据为0值，再找到X轴的O点，定义O点即为激光轮廓仪(4)的原点，标记O点；4)通过机器人示教器旋转法兰(2)180
°
，同样找到激光轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：景岩，丁孟嘉，侯方，康承飞，陈昱杉，何志龙，向晋兴，段彤彤，贺米婷，
申请(专利权)人：西咸新区大熊星座智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：