CN109986539A - 可调节姿态的标定工具及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调节姿态的标定工具及其应用，包括固定座、设置在所述固定座上的第一旋转臂、与所述第一旋转臂连接的第二旋转臂以及设置在所述第二旋转臂上的校枪针；所述第一旋转臂绕第一轴线旋转，所述第二旋转臂绕第二轴线旋转，所述第一轴线与第二轴线垂直。该标定工具采用两个旋转臂对该标定工具进行姿态调整，并且，两个旋转臂的旋转轴线相互垂直，使得校枪针的端部尖点始终位于一点，从而保证当对第一旋转臂和第二旋转臂进行旋转时，使得校枪针的轴线同工业机器人TCP的枪体的轴线角度一致。

Description

可调节姿态的标定工具及其应用

技术领域

本发明涉及一种可调节姿态的标定工具及其应用，属于自动化技术领域。

背景技术

机器人编程主要包括在线示教、离线编程两种，其中离线编程技术凭借其不占用现场机器人资源的优势，也更广泛的应用在机器人上。采用离线编程技术，减少了现场示教时间，显著的提高了编程效率。对于离线编程来讲，影响误差的因素很多，如工具坐标系(tool center point，TCP)、用户坐标系、变位机的精准度等等。其中首当其冲的是工具坐标系，其标定要尽量准确，减少误差。如何减少标定误差、提高标定速度则是当前离线编程的一个重要课题。然而，传统的手工校准方式具有以下缺点：校准速度慢，且误差较大。

基于上述情况，本技术提供一种可调整姿态的标定工具，具有可实现工具坐标系的快速标定并能提高标定精度的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调节姿态的标定工具及其应用，主要用于解决当前手动标定机器人工具坐标系误差较大的问题，借助姿态的调整，提高手工标定的精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调节姿态的标定工具，包括固定座、设置在所述固定座上的第一旋转臂、与所述第一旋转臂连接的第二旋转臂以及设置在所述第二旋转臂上的校枪针；所述第一旋转臂绕第一轴线旋转，所述第二旋转臂绕第二轴线旋转，所述第一轴线与第二轴线垂直。

进一步地，所述固定座上设有第一转轴，所述第一旋转臂安装在所述第一转轴上，所述第一轴线为所述第一转轴的中心轴线。

进一步地，所述第一旋转臂与所述第二旋转臂通过第二转轴连接，所述第二轴线为所述第二转轴的中心轴线。

进一步地，所述校枪针具有端部尖点，所述端部尖点位于所述第一轴线和第二轴线的交点处。

进一步地，所述固定座上设有连接装置，以使所述标定工具固定到工件或工装上。

进一步地，所述连接装置为磁铁。

进一步地，所述第一旋转臂和第二旋转臂为U形旋转臂。

本发明还提供一种根据所述的可调节姿态的标定工具在机器人TCP标定中的应用。

进一步地，为所述可调节姿态的标定工具在三点法标定机器人TCP的应用，包括以下步骤：

S1、采用所述可调节姿态的标定工具，将所述可调节姿态的标定工具固定在所述机器人TCP行程范围内；

S2、打开机器人示教器，采用三点法对上述机器人TCP进行标定；

S3、使机器人TCP以姿态1接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态1一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S4、使机器人TCP以姿态2接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态2一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S5、使机器人TCP以姿态3接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态3一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S6、根据所述机器人示教器记录的三个点的位置和姿态，执行并完成所述机器人TCP的位置标定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的可调节姿态的标定工具及其应用采用两个旋转臂对该标定工具进行姿态调整，并且，两个旋转臂的旋转轴线相互垂直，使得校枪针的端部尖点始终位于一点，从而保证当对第一旋转臂和第二旋转臂进行旋转时，使得校枪针的轴线同工业机器人TCP的枪体的轴线角度一致。故，该可调节姿态的标定工具及其应用可以解决当前手动标定机器人工具坐标系误差较大的问题，借助本发明的标定工具的姿态调整，能提高手工标定的精度；并且，该标定工具结构简单、制造成本低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1和图2为本发明一实施例所示的可调节姿态的标定工具的结构示意图；

图3和图4为本发明一实施例中所示的调节姿态的标定工具在标定过程中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

需要说明的是：本发明的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本发明进行说明，不作为限定用语。

请参见图1和图2，本发明一实施例所示的可调节姿态的标定工具，其包括固定座1、设置在所述固定座1上的第一旋转臂2、与所述第一旋转臂2连接的第二旋转臂3以及设置在所述第二旋转臂3上的校枪针4。所述第一旋转臂2绕第一轴线20旋转，所述第二旋转臂3绕第二轴线30旋转，所述第一轴线20与第二轴线30垂直。

具体的，所述固定座1上设有第一转轴11，所述第一旋转臂2安装在所述第一转轴11上，所述第一轴线20为所述第一转轴11的中心轴线。所述第一旋转臂2与所述第二旋转臂3通过第二转轴21连接，所述第二轴线30为所述第二转轴21的中心轴线。本实施例中，第一转轴11和第二转轴21上都设有轴承10进行固定连接，以保证其连接牢固。所述校枪针4具有端部尖点40，所述端部尖点40位于所述第一轴线20和第二轴线30的交点处。

在本实施例中，所述固定座1上设有连接装置12，以使所述标定工具固定到工件或工装上。优选的，该连接装置12为磁铁，用于将本标定工具吸附到工件或工装上，使标定过程中本装置不会轻易移动。

在本实施例中，第一旋转臂2和第二旋转臂3都为U形旋转臂，两个仅尺寸大小不同，优选的，在缺省状态时，第一旋转臂2和第二旋转臂3的结构中心轴线与第一轴线20重合，即与校枪针4的轴线重合，从而保证在第一旋转臂2和第二旋转臂3的旋转过程中，校枪针4的端部尖点40始终位于第一轴线20和第二轴线30的交点处。并且，第一旋转臂2和第二旋转臂3之间存在空隙100，以避免在旋转过程中对校枪针4造成损坏。

请参见图3和图4，本发明在另一实施例中提供了一种根据所述的可调节姿态的标定工具在机器人TCP标定中的应用，具体的，本实施例采用三点法对机器人TCP进行标定，包括以下步骤：

S1、采用所述可调节姿态的标定工具100，将所述可调节姿态的标定工具100固定在所述机器人200行程范围内；

S2、打开机器人示教器，采用三点法对上述机器人TCP进行标定；

S3、使机器人TCP以姿态1接近所述校枪针103的端部尖点104，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂101或第二旋转臂102改变所述校枪针103的姿态，使其与所述姿态1一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点104，记录当前点的位置和姿态；

S4、使机器人TCP以姿态2接近所述校枪针103的端部尖点104，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂101或第二旋转臂102改变所述校枪针103的姿态，使其与所述姿态2一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点104，记录当前点的位置和姿态

S5、使机器人TCP以姿态3接近所述校枪针103的端部尖点104，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂101或第二旋转臂102改变所述校枪针103的姿态，使其与所述姿态3一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点104，记录当前点的位置和姿态；

S6、根据所述机器人示教器记录的三个点的位置和姿态，执行并完成所述机器人TCP的位置标定。

优选的，所述姿态1、姿态2和姿态3互不相同。三点法标定机器人TCP为现有常规技术，本发明是通过采用上述的可调节姿态的标定工具进行标定，其他具体步骤均为现有技术，在此不再进行阐述。

综上所述：本发明的可调节姿态的标定工具及其应用采用两个旋转臂对该标定工具进行姿态调整，并且，两个旋转臂的旋转轴线相互垂直，使得校枪针的端部尖点始终位于一点，从而保证当对第一旋转臂和第二旋转臂进行旋转时，使得校枪针的轴线同工业机器人TCP的枪体的轴线角度一致。故，该可调节姿态的标定工具及其应用可以解决当前手动标定机器人工具坐标系误差较大的问题，借助本发明的标定工具的姿态调整，能提高手工标定的精度；并且，该标定工具结构简单、制造成本低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种可调节姿态的标定工具，其特征在于，包括固定座、设置在所述固定座上的第一旋转臂、与所述第一旋转臂连接的第二旋转臂以及设置在所述第二旋转臂上的校枪针；所述第一旋转臂绕第一轴线旋转，所述第二旋转臂绕第二轴线旋转，所述第一轴线与第二轴线垂直。

2.如权利要求1所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述固定座上设有第一转轴，所述第一旋转臂安装在所述第一转轴上，所述第一轴线为所述第一转轴的中心轴线。

3.如权利要求2所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述第一旋转臂与所述第二旋转臂通过第二转轴连接，所述第二轴线为所述第二转轴的中心轴线。

4.如权利要求3所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述校枪针具有端部尖点，所述端部尖点位于所述第一轴线和第二轴线的交点处。

5.如权利要求1所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述固定座上设有连接装置，以使所述标定工具固定到工件或工装上。

6.如权利要求5所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述连接装置为磁铁。

7.如权利要求1至6中任一项所述的可调节姿态的标定工具，其特征在于，所述第一旋转臂和第二旋转臂为U形旋转臂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的可调节姿态的标定工具在机器人TCP标定中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，为所述可调节姿态的标定工具在三点法标定机器人TCP的应用，包括以下步骤：

S1、采用所述可调节姿态的标定工具，将所述可调节姿态的标定工具固定在所述机器人行程范围内；

S2、打开机器人示教器，采用三点法对机器人TCP进行标定；

S3、使机器人TCP以姿态1接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态1一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S4、使机器人TCP以姿态2接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态2一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S5、使机器人TCP以姿态3接近所述校枪针的端部尖点，并保持一定距离，通过旋转所述第一旋转臂或第二旋转臂改变所述校枪针的姿态，使其与所述姿态3一致，再移动所述机器人TCP位置接近所述端部尖点，记录当前点的位置和姿态；

S6、根据所述机器人示教器记录的三个点的位置和姿态，执行并完成所述机器人TCP的位置标定。