CN112066898A - 机器人测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人测量装置及其测量方法。该机器人测量装置包括：多轴机器人；定位结构，用于定位待测件的位置，并将所述待测件的位置信息反馈给所述多轴机器人；测量结构，安装于所述多轴机器人的机械臂上；所述测量结构包括测量架、水平运动机构、竖直运动机构及连接架，所述水平运动机构可水平运动地设置于所述测量架上，所述竖直运动机构设置于所述水平运动机构上；传感器，设置于所述测量结构的所述连接架上，用于测量待测件的尺寸；所述水平运动机构能够带动所述竖直运动机构沿水平方向运动，所述竖直运动机构还能够带动所述连接架沿竖直方向运动，使所述传感器运动至所述待测件的两侧。实现待测件尺寸的检测，并保证测量结果的准确性。

Description

机器人测量装置及其测量方法

本申请是申请日为2018年01月22日、申请号为201810059634.2、专利名称为机器人测量装置及其测量方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及测量装置技术领域，特别是涉及一种机器人测量装置及其测量方法。

背景技术

目前，轮对车轮、车轴是机车车辆的关键部件，直接关系到车辆的正常运行和安全。而车轮内孔及车轴轴颈直径测量的准确与否，直接决定了车轮和车轴、轴承的选配及车轮、轴承的压装质量。但是，目前的测量装置存在结构复杂、测量不便导致的测量精度不高的问题，影响测量结果的准确性。

发明内容

基于此，有必要针对目前测量装置存在结构复杂、测量不便导致的测量精度不高的问题，提供一种结构简单、操作安装维护方便且测量精度高的机器人测量装置，同时还提供一种应用上述机器人测量装置的机器人测量方法。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种机器人测量装置，所述机器人测量装置包括：

多轴机器人；

定位结构，用于定位待测件的位置，并将所述待测件的位置信息反馈给所述多轴机器人；

测量结构，安装于所述多轴机器人的机械臂上，所述多轴机器人根据所述待测件的位置信息带动所述测量结构运动至所述待测件处；所述测量结构包括测量架、水平运动机构、竖直运动机构及连接架，所述水平运动机构可水平运动地设置于所述测量架上，所述竖直运动机构设置于所述水平运动机构上；

传感器，设置于所述测量结构的所述连接架上，用于测量待测件的尺寸；所述水平运动机构能够带动所述竖直运动机构沿水平方向运动，所述竖直运动机构还能够带动所述连接架沿竖直方向运动，使所述传感器运动至所述待测件的两侧。

在其中一个实施例中，所述水平运动机构包括水平电机、设置于所述测量架上的水平直线导轨以及沿所述水平直线导轨滑动的过渡支架，所述水平电机设置于所述测量架上，所述水平电机带动所述过渡支架沿所述水平直线导轨运动。

在其中一个实施例中，所述竖直运动机构包括竖直电机以及设置于所述过渡支架上的竖直直线导轨，所述竖直电机设置于所述过渡架上，所述连接架连接于所述竖直直线导轨上，所述竖直电机驱动所述连接架沿所述竖直直线导轨运动。

在其中一个实施例中，所述连接架的数量为两个，两个所述连接架对称设置于所述竖直运动机构上，所述传感器的数量为至少两个，至少两个所述传感器分别设置于两个所述连接架上；

所述竖直运动机构带动两个所述连接架同步向下运动，使两个所述连接架位于所述待测件的两侧。

在其中一个实施例中，所述测量结构还包括接近开关，所述接近开关对称设置于所述测量架上，用于限制所述水平电机水平运动的限位。

在其中一个实施例中，所述机器人测量装置还包括AGV输送车，所述多轴机器人设置于所述AGV输送车上，所述AGV输送车带动所述多轴机器人及所述测量结构运动至所述待测件处；

所述传感器为激光传感器；所述定位结构包括摄像机或摄像头。

在其中一个实施例中，所述机器人测量装置还包括法兰盘，所述法兰盘安装于所述多轴机器人的机械臂，用于安装所述测量结构。

在其中一个实施例中，所述定位结构安装于所述多轴机器人，或者，所述定位结构安装于所述测量结构，所述定位结构的中心线位于所述测量结构的对称中心截面；或者，所述定位结构独立于所述多轴机器人。

一种机器人测量方法，应用于如上述任一技术特征所述的机器人测量装置，所述机器人测量方法包括如下步骤：

采集待测件的位置以获取所述待测件的位置信息；

将所述待测件的位置信息反馈给多轴机器人；

根据所述位置信息控制所述多轴机器人带动所述测量结构运动至所述待测件处；

控制传感器测量至少一次；

采集所述传感器的测量数据以获取所述待测件的尺寸。

在其中一个实施例中，所述控制传感器测量至少一次的步骤包括：

控制水平电机驱动过渡支架运行到测量截面位置；控制竖直电机驱动连接支架上下运行三次，传感器扫描得出三条曲线，并反馈至上位机；所述上位机软件对每条曲线计算出所述测量截面所述待测件直径最大值，取三次最大值的平均值作为该截面第一次测量直径值；

所述多轴机器人驱动所述测量结构以所述待测件中心线为中心旋转90°；

控制所述水平电机与所述竖直电机运动再次扫描得出三条曲线，并反馈至所述上位机，所述上位机计算出该截面第二次测量直径值；

所述上位机取两次测量直径值的平均值作为测量截面直径值，取两次测量直径值之差的一半作为测量截面圆度。

在其中一个实施例中，所述定位结构为摄像机；所述机器人测量方法还包括如下步骤：

控制AGV输送车带动所述机器人测量装置行走到所述待测件的位置，使所述多轴机器人带动所述测量结构及定位结构运行到距离所述待测件的指定距离的位置；

控制所述定位结构对待测件进行拍照，由计算机***软件计算出所述待测件的定位中心位置；

控制所述多轴机器人带动测量结构准确放置到所需的测量位置对所述待测件进行测量；

待测量完成后，所述AGV输送车行走至下一所述待测件的位置对其进行测量。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的机器人测量装置及其测量方法，采用定位结构对待测件的位置进行自动定位，并将待测件的位置信息反馈给机器人；机器人带动测量结构运动到待测件处，通过数值运动机构、水平运动机构以及连接架带动传感器运动，使得传感器运动至待测件的两侧，再通过传感器检测待测件的尺寸；有效的解决目前测量装置存在结构复杂、测量不便导致的测量精度不高的问题，以提高测量精度，保证测量结果的准确性，进而保证待测件的后续装配质量。

附图说明

图1为本发明一实施例的机器人测量装置对待测件的内孔进行测量的结构示意图；

图2为图1所示的机器人测量装置中测量结构的主视剖视示意图；

图3为图2所示的测量结构去掉外罩的仰视示意图；

图4为图2所示的测量结构去掉外罩的主视示意图；

图5为本发明另一实施例的机器人测量装置的立体图；

图6为图5所示的机器人测量装置中测量结构上安装视觉定位结构及传感器的立体图；

其中：

100-机器人测量装置；

110-多轴机器人；

120-视觉定位结构；

130-测量结构；

131-内孔测量头；1311-圆盘；1312-外罩；

132-自动定心机构；1321-驱动件；1322-传动组件；13221-转臂；13222-转轴；13223-轴承；1323-定心组件；13231-转盘；13232-顶杆；13233-直线滑轨；13234-滚轮；13235-拉伸弹性件；

133-连接座；

134-补偿机构；1341-连接法兰；1342-旋转部件；1343-补偿弹性件；1344-可调端帽；

131'-测量架；

132'-水平运动机构；1321'-水平电机；1322'-水平直线导轨；

133'-过渡支架；

134'-竖直运动机构；1341'-竖直电机；1342'-竖直直线导轨；

135'-连接架；

136'-接近开关；

140-激光传感器；

150-过度法兰；150'-法兰盘；

160-机器人安装座；160'-AGV输送车；

170-标定结构；

200、200'-待测件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的机器人测量装置及其测量方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图5，本发明提供了一种机器人测量装置100，该机器人测量装置100用于测量待测件的尺寸，如内孔的直径或者外圆的直径。本发明的机器人测量装置100主要用于检测机车的车轮、轴承的内孔直径以及检测轮对轴颈的外圆直径，以保证检测结果准确可靠，进而保证待测件如车轮、轴承等等零件的压装质量。当然，本发明的机器人测量装置100不局限于机车零件的内孔与外圆直径的检测，还可用于其他具有内孔以及外圆的零件尺寸的检测。

在本发明中，机器人测量装置100包括多轴机器人110、视觉定位结构120、测量结构130及传感器。测量结构130安装于多轴机器人110的机械臂上，多轴机器人110能够带动测量结构130运动至待测件处。多轴机器人110用于实现视觉定位结构120及测量结构130的运动驱动。测量结构130用于测量待测件的内孔直径或外圆直径，测量结构130设置于多轴机器人110的输出端上。传感器设置于测量结构130上，用于测量待测件的尺寸。多轴机器人110具有多个串联连接的旋转轴，即多轴机器人110具有多个自由度，加之串联连接的多个旋转轴的工作空间大，这样能够使得多轴机器人110的机械臂能够运动至任一位置，进而带动测量结构130运动至待测件处，以实现待测件内孔直径或外圆直径的检测。可以理解的是，多轴机器人110通常为四轴、五轴、六轴机器人，以满足不同场合的运动需求。

视觉定位结构120用于定位待测件的位置，并将待测件的位置信息反馈给多轴机器人110。可以理解的是，视觉定位结构120可以安装于多轴机器人110的机械臂上，也可安装于测量结构130上。当然，在本发明的其他实施方式中，视觉定位结构120也可独立设置，使用时视觉定位结构120运动至待测件处，使用完成后视觉定位结构120远离待测件。视觉定位结构120用于识别待测件的位置信息如识别待测件的中心，以实现对待测件进行精确中心定位，然后，视觉定位结构120能够将待测件的位置信息反馈给多轴机器人110；多轴机器人110带动测量结构130根据视觉定位结构120反馈的位置信息运动。当测量内孔直径时，多轴机器人110带动测量结构130伸入到待测件的内孔中；当测量外圆直径时，多轴机器人110带动测量结构130位于待测件的外侧。然后通过测量结构130上的传感器测量外圆直径或内孔直径。较佳地，传感器为激光传感器140，通过激光传感器140实现内孔直径与外圆直径的测量，激光传感器140为非接触传感器，激光传感器140中的测量元件不易损坏，而且，数据采集迅速，大大缩短了工作时间。示例的，视觉定位结构120包括摄像机，并通过摄像机对待测件进行拍照，实现待测件的中心进行精确定位。当然，在本发明的其他实施方式中，视觉定位结构120包括但不限于摄像头等。

机器人测量装置100对待测件的内孔直径测量时，视觉定位结构120可设置在多轴机器人110的机械臂上，视觉定位结构120对待测件的内孔进行精确中心定位时，定位精度高可达0.02mm，以使多轴机器人110带动测量结构130能够准确且容易伸入内孔，无需单独设置车轮对中装置以及车轮定位装置，自动化程度高，操作简单，安装维护方便。机器人测量装置100对待测件的外圆直径测量时，视觉定位结构120可设置于测量结构130上，视觉定位结构120对待测件的中心进行精确中心定位时，定位精度高可达0.02mm，使得多轴机器人110带动测量结构130准确的被放置到所需的测量位置，这样无需设置复杂的机械结构等，在节省空间的同时，使得操作流程简化，自动化程度高，安装维护方便。

本发明的机器人测量装置100采用多轴机器人110实现带动测量结构130运动实现外圆直径或内孔直径的测量，这样能够增加机器人测量装置100的智能化，使得机器人测量装置100自动化程度高，提高测量效率。而且，多轴机器人110能够驱动视觉定位结构120及测量结构130移动，能够满足不同的工作需要。另外，通过多轴机器人110配合视觉定位结构120、测量结构130及传感器实现内孔直径或外圆直径的测量时，采用视觉定位结构120对待测件的位置进行自动定位，并将待测件的位置信息反馈给机器人；机器人带动测量结构130运动到待测件处，并通过测量结构130上的传感器检测待测件的尺寸；有效的解决目前测量装置存在结构复杂、测量不便导致的测量精度不高的问题，以提高测量精度，保证测量结果的准确性，进而保证待测件的后续装配质量。而且，本发明的机器人测量装置100的自动化程度高，操作安装维护方便。

由于测量内孔直径与测量外圆直径时测量结构130会存在一定的区别，在此分别对测量内孔直径时测量结构130的具体结构及测量外圆直径时测量结构130的具体结构进行一一描述。

参见图1至图4，在本发明的一实施例中，机器人测量装置100测量待测件200的内孔直径，这里的待测件200的内孔包括但不限于车轮的内孔、轴承的内孔等等。

作为一种可实施方式，测量结构130包括内孔测量头131及设置于内孔测量头131上的自动定心机构132，自动定心机构132用于内孔测量头131的中心定位。传感器设置于内孔测量头131上。视觉定位结构120对待测件200的内孔中心进行精确定位后，多轴机器人110带动内孔测量头131伸入到待测件200的内孔中，通过自动定心机构132使得内孔测量头131在中心定位准确的同时，保证内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合，避免内孔测量头131向某一方向倾斜，然后再通过传感器检测待测件200内孔直径，保证传感器测量结果准确。本实施例中，多轴机器人110为四轴机器人，传感器为激光传感器140。

示例的，内孔测量头131包括圆盘1311及外罩1312，自动定心机构132安装于圆盘1311上，外罩1312设置于圆盘1311上，并围设自动定心机构132设置。圆盘1311用于安装自动定心机构132以及激光传感器140，外罩1312能够罩设激光传感器140及部分自动定心机构132。外罩1312上设置照射孔，激光传感器140发射的激光能够通过照射孔照出和接收，以实现对内孔直径的检测。可以理解的是，激光传感器140的数量为两个，两个激光传感器140沿同一径向方向设置，且外罩1312上设置对应的照射孔。这样，两个激光传感器140发射激光即可检测内孔直径，待内孔测量头131伸入待测件200内孔且自动定心完成后，直接采集激光传感器140数据即可完成一次测量。而且，通过多轴机器人110的机械臂旋转90°完成同一截面的第二次测量。两次测量计算所得数值的平均值即为该截面的直径，这两次测量所得数值之差的绝对值的一半即为该截面的圆度。

进一步地，自动定心机构132包括驱动件1321、传动组件1322及定心组件1323，驱动件1321安装于内孔测量头131上，传动组件1322传动连接驱动件1321与定心组件1323，定心组件1323可运动地安装于内孔测量头131上，驱动件1321通过传动组件1322驱动定心组件1323将内孔测量头131的轴心与待测件200内孔的轴心重合。驱动件1321为自动定心机构132的动力源，传动组件1322能够将驱动件1321的动力传递，定心组件1323能够实现内孔测量头131的中心定位。多轴机器人110带动内孔测量头131深入到待测件200的内孔中，驱动件1321驱动传动组件1322运动，进而传动组件1322带动定心组件1323运动，使得定心组件1323相对于内孔测量头131运动，以对内孔测量头131进行定心，使得内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合。然后，通过激光传感器140检测待测件200内孔直径，保证内孔直径测量结果准确。较佳地，驱动件1321可以为气缸，气缸的缸体设置于内孔测量头131上，气缸的伸出端则与传动组件1322连接，以驱动传动组件1322运动；当然，在本发明的其他实施方式中，驱动件1321还可为磁铁、电机等等。示例的，驱动件1321设置于圆盘1311远离外罩1312的一侧，传动组件1322沿轴向方向穿设圆盘1311并深入到外罩1312围设的腔室中，定心组件1323安装于传动组件1322上，并位于外罩1312中。

再进一步地，传动组件1322包括转轴13222和转臂13221，转臂13221的一端与驱动件1321铰接，转臂13221的另一端与转轴13222固接，转轴13222沿轴向方向可转动地穿设内孔测量头131伸出，定心组件1323安装于转轴13222上。转臂13221与转轴13222配合能够起到传递运动的作用，进而驱动定心组件1323运动。示例的，转轴13222沿轴向方向穿设内孔测量头131的圆盘1311伸入到外罩1312中，转轴13222上安装定心组件1323。可选地，转轴13222通过轴承13223安装于内孔测量头131上，这样能够避免转轴13222转动时与内孔测量头131的圆盘1311之间发生干涉，保证转轴13222转动平稳可靠，进而保证定心组件1323定心准确。

更进一步地，定心组件1323包括转盘13231及多个可滑动设置于内孔测量头131上的顶杆13232，转盘13231安装于转轴13222上，转盘13231的外轮廓具有多个均匀分布的凸起，多个顶杆13232分别与多个凸起相对应。驱动件1321通过转臂13221带动转轴13222转动并带动转盘13231转动，转盘13231的凸起与顶杆13232相接触并使顶杆13232伸出抵接至待测件200内孔的内壁上。转盘13231上的多个凸起为往返行程完全相同的曲线，相邻的两个凸起之间为凹陷部。当定心组件1323不对待测件200进行定心时，顶杆13232的端部位于转盘13231的凹陷部中；定心组件1323对待测件200进行定心时，驱动件1321通过转臂13221带动转轴13222转动，进而转轴13222带动转盘13231转动，由于顶杆13232的端部始终与转盘13231的外轮廓抵接，顶杆13232与转盘13231的接触位置由转盘13231的凹陷部变成凸起，在此过程中转盘13231会逐渐将顶杆13232向外顶出，直至顶杆13232的另一端与待测件200内孔的内壁抵接，保证内孔测量头131在中心定位准确的同时，使得内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合，避免内孔测量头131向某一侧偏斜。可以理解的是，转盘13231与转轴13222之间通过连接键连接或过盈配合连接等等。

图4为测量结构去掉外罩1312后的主视结构示意图，以显示顶杆13232抵接待测件200内孔的位置。可选地，顶杆13232的数量为2n个，其中n≥2，2n个顶杆13232均匀分布，相邻两个顶杆13232远离转盘13231的端部在转轴13222的轴向方向上投影之间存在预设间距，相对的两个顶杆13232远离转盘13231的端部在转轴13222的轴向方向上投影重合。即相邻两个顶杆13232远离转盘13231的端部到圆盘1311的距离相异，相对的两个顶杆13232远离转盘13231的端部到圆盘1311的距离相同。也就是说，相邻的顶杆13232的外端部在图4所示竖直方向的投影位于不同高度的截面上，相对的顶杆13232的外端部在图4所示竖直方向的投影位于同一高度的截面上。这样可以保证内孔测量头131在中心定位准确的同时，内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合，避免内孔测量头131向某一侧偏斜。示例的，转盘13231上凸起的数量为四个，四个凸起均匀分布，相应的顶杆13232的数量也为四个，并与四个凸起一一对应设置。顶杆13232的两组端部分别在图4所示的a和b位置，a、b两位置不在同一截面上，以保证内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合，避免内孔测量头131向某一侧偏斜。当转盘13231凸起顶起顶杆13232时，能够使得顶杆13232的另一端伸出，并与待测件200的内孔抵接，四个顶杆13232的端部分别通过a和b位置顶紧。可选地，外罩1312上开设多个通孔，多个通孔分别对应多个顶杆13232，转盘13231转动使顶杆13232伸出通孔，并与待测件200内孔的内壁抵接。

参见图1至图4，可选地，内孔测量头131的圆盘1311上设置直线滑轨13233，顶杆13232可滑动地设置于直线滑轨13233上。顶杆13232能够沿直线滑轨13233做直线运动，保证顶杆13232的运动轨迹准确，进而保证定心准确可靠。又可选地，定心组件1323还包括滚轮13234，滚轮13234设置于顶杆13232与凸起相接触的一端上。滚轮13234能够减少顶杆13232与转盘13231之间的过度磨损，保证使用性能。又可选地，定心组件1323还包括拉伸弹性件13235，拉伸弹性件13235的一端连接于顶杆13232上，拉伸弹性件13235的另一端连接于内孔测量头131的圆盘1311上。拉伸弹性件13235始终产生拉伸力，使得顶杆13232始终通过滚轮13234抵接在转盘13231的外轮廓上。示例的，拉伸弹性件13235为拉伸弹簧。

作为一种可实施方式，测量结构130还包括连接座133及补偿机构134，连接座133安装于内孔测量头131的圆盘1311上，补偿装置安装于连接座133上，补偿机构134与多轴机器人110的机械臂连接。补偿机构134可以自由摆动，使得内孔测量头131的轴线与待测件200的内孔轴线高度重合，避免了中心定位过程中多轴机器人110的机械臂与内孔测量头131的轴线不重合形成反方向作用力，使得轴心重合度高，故障率低。

进一步地，补偿机构134包括连接法兰1341、旋转部件1342及多个补偿弹性件1343，连接法兰1341连接于多轴机器人110的机械臂上，旋转部件1342的一端连接于连接法兰1341，旋转部件1342的另一端与连接座133连接，多个补偿弹性件1343沿轴向方向均匀分布于连接法兰1341与连接座133之间。旋转部件1342能够使得连接座133及其上的内孔测量头131可以自由摆动，同时通过多个补偿弹性件1343限制连接座133的摆动幅度，使得内孔测量头131处于浮动状态，并根据自动定心机构132的定心状态微调保证内孔测量头131的轴线与待测件200内孔的轴线重合。示例的，补偿弹性件1343的数量为六个，且补偿弹性件1343为压缩弹簧或橡胶弹簧。而且，旋转部件1342可以为万向节、旋转轴承或者其他能够实现旋转连接的结构。

再进一步地，补偿机构134还包括多个可调端帽1344，多个可调端帽1344分别设置于补偿弹性件1343的两端。可调端帽1344能够微调对应的补偿弹性件1343的预压力，以保证内孔测量头131处于竖直状态。

作为一种可实施方式，机器人测量装置100还包括过度法兰150，测量结构130通过过度法兰150间接安装于多轴机器人110的机械臂上；即过度法兰150与补偿机构134的连接法兰1341相连接，实现内孔测量头131及自动定心机构132安装于多轴机器人110的机械臂上。而且，视觉定位结构120也安装于过度法兰150上。

本发明的机器人测量装置100可以用于测量生产线上待测件200的内孔直径，进一步地，机器人测量装置100还包括机器人安装座160，多轴机器人110设置于机器人安装座160上。而且，机器人安装座160设置于生产线的一侧，以对生产线上待测件200的内孔直径进行检测，当然，本发明的机器人安装座160也可为AGV小车(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)，通过AGV小车带动多轴机器人110运动至任一检测位置，方便对待测件200的检测。而且，机器人测量装置100还包括标定结构170，标定结构170设置于机器人安装座160的旁边，标定结构170经过检定的内孔直径作为待测件200内孔直径的标定尺寸。

本实施例中的机器人测量装置100的多轴机器人110携带视觉定位结构120运行到待测件200的输送线上方，视觉定位结构120对待测件200的内孔拍照，通过计算机***软件计算出待测件200内孔的精确位置。然后多轴机器人110携带内孔测量头131准确的伸入待测件200内孔内，不必设置单独的车轮对中及定位装置，操作简单，自动化程度高，安装维护方便。

而且，内孔测量头131包含的外罩1312外径比待测件200的内孔内径小5mm左右，使得内孔测量头131伸入待测件200的内孔容易，伸入待测件200内孔后，自动定心机构132的驱动件1321动作，并通过转臂13221和转轴13222的传递使转盘13231旋转，进而转盘13231的凸起同时推动压紧在转盘13231外圆表面的顶杆13232顶紧待测件200内孔的内壁，由于顶杆13232端部顶紧位置在两个截面a和b位置上，可以保证内孔测量头131在中心定位准确的同时，使得内孔测量头131的轴线与待测件200内孔轴线重合，避免内孔测量头131向某一方向倾斜。在中心定位过程中利用补偿机构134可以自由摆动的优点，实现内孔测量头131轴心与待测件200内孔的轴心高度重合，并避免了中心定位过程中多轴机器人110的机械臂与内孔测量头131轴线不重合形成径向反作用力，轴心重合度高，故障率低。

然后，机器人测量装置100通过沿同一条直径方向的两个激光传感器在待内孔测量头131伸入待测件200内孔自动定心完成后，直接采集激光传感器的数据即可完成一次测量。而且，通过多轴机器人110的机械臂旋转90°完成同一截面的第二次测量。两次测量计算所得数值的平均值即为该截面的直径，这两次测量所得数值之差的绝对值的一半即为该截面的圆度。

参见图5和图6，在本发明的另一实施例中，机器人测量装置100测量待测件200'外圆直径，这里的待测件200'的外圆包括但不限于轴颈、防尘板座等等。

作为一种可实施方式，测量结构130包括测量架131'、水平运动机构132'、竖直运动机构134'及连接架135'，水平运动机构132'可水平运动地设置于测量架131'上，竖直运动机构134'设置于水平运动机构132'上，连接架135'设置于竖直运动机构134'上，传感器设置于连接架135'上。水平运动机构132'能够带动竖直运动机构134'沿水平方向运动，竖直运动机构134'还能够带动连接架135'沿竖直方向运动，使传感器运动至待测件200'如轴颈的两侧。测量架131'起承载连接作用，测量结构130的其他零部件设置于测量架131'中。水平运动机构132'设置于测量架131'中，并能够在测量架131'中做水平运动；竖直运动机构134'设置于水平运动机构132'上，水平运动机构132'带动竖直运动机构134'在测量架131'中做水平运动，而且，竖直运动机构134'能够带动安装传感器的连接架135'做升降运动，使得传感器被放置到待测件200'所需测量的位置，通过连接架135'上的传感器实现待测件200'外圆直径的检测。而且，测量架131'与多轴机器人110的输出端连接，多轴机器人110带动测量结构130运动到待测件200'如轴颈的两侧，并通过测量结构130上的传感器进行外圆直径检测。示例的，多轴机器人110为六轴机器人，传感器为激光传感器140。

示例的，连接架135'的数量为两个，两个连接架135'对称设置于竖直运动机构134'上，激光传感器140的数量为至少两个，至少两个激光传感器140分别设置于两个连接架135'上。竖直运动机构134'带动两个连接架135'同步下降，能够使两个连接架135'位于待测件200'轴颈的两侧。

进一步地，水平运动机构132'包括水平电机1321'、设置于测量架131'上的水平直线导轨1322'以及沿水平直线导轨1322'滑动的过渡支架133'，水平电机1321'设置于测量架131'上，水平电机1321'带动过渡支架133'沿水平直线导轨1322'运动。竖直运动机构134'包括竖直电机1341'以及设置于过渡支架133'上的竖直直线导轨1342'，竖直电机1341'设置于过渡支架133'上，连接架135'连接于竖直直线导轨1342'上，竖直电机1341'驱动连接架135'沿竖直直线导轨1342'运动。水平电机1321'驱动过渡支架133'沿水平直线导轨1322'滑动，进而带动竖直电机1341'及竖直直线导轨1342'做水平运动，以实现对待测件200'如轴颈不同截面直径的检测；竖直电机1341'驱动连接架135'沿竖直直线导轨1342'运动，通过两个连接架135'上的激光传感器140实现待测件200'外圆直径的检测。

在本实施例中，待测件200'为轴颈和防尘板座时，每个连接架135'上设置两个激光传感器140，以同时对轴颈及防尘板座的外圆直径进行检测。在对轴颈外圆直径进行测量时，四个激光传感器140能够满足轴颈和防尘板座的测量要求。测量时，激光传感器140径向上下扫描轴颈和防尘板座的外表面，取算数据最大值即为直径尺寸。通过激光传感器140能够实现数据采集迅速，大大缩减了工作时间。当然，在本发明的其他实施方式中，也可通过机器人测量装置100对称设置于待测件200'的两侧，同时对待测件200'两侧轴颈的外圆直径进行测量。

可选地，测量结构130还包括接近开关136'，接近开关136'设置于测量架131'上，用于限制水平电机1321'水平运动的限位。接近开关136'设置于测量架131'的对应位置作为水平电机1321'水平运动的前后限位。示例的，接近开关136'设置于过渡支架133'的左右两侧，水平电机1321'驱动过渡支架133'做水平运动时，水平电机1321'带动过渡支架133'运动至左侧极限位置时，接近开关136'动作使水平电机1321'停止转动；水平电机1321'带动过渡支架133'运动至右侧极限位置时，接近开关136'动作使水平电机1321'停止转动，避免水平方向超行程运行，保证运动的可靠性。

作为一种可实施方式，机器人测量装置100还包括AGV输送车160'，多轴机器人110设置于AGV输送车160'上，AGV输送车160'带动多轴机器人110及测量结构130运动至待测件200'处。通过AGV输送车160'带动多轴机器人110及测量结构130运动至任一所需的待测件为准，满足不同场合的测量需求。

可选地，为了方便测量结构130与多轴机器人110的机械臂连接，机器人测量装置100还包括法兰盘150'，测量结构130通过法兰盘150'安装于多轴机器人110的机械臂上。而且，视觉定位结构120安装于测量结构130上，且视觉定位结构120的中心轴线位于测量结构130的对称中心截面上，以保证测量对称中心截面与定位中心轴线重合。

本实施例的机器人测量装置100通过AGV输送车160'行走到待测件200'的位置，多轴机器人110携带测量结构130及视觉定位结构120运行到距离待测件200'的轴端指定距离的位置，通过视觉定位结构120所包含的摄像机对存放在轨道上的待测件200'如车轮轴端进行拍照，由计算机***软件计算出待测件200'的定位中心位置，然后多轴机器人110携带测量结构130准确放置到所需的测量位置对待测件200'如轴颈及防尘板座进行测量。测量完成一个待测件200'测量后，AGV输送车160'行走到轨道上存放的下一待测件200'的位置对其进行测量。本发明的机器人测量装置100的结构简单，占用空间小，而且操作流程简化，自动化程度高，安装维护方便。

而且，测量结构130被放置到测量位置后，水平电机1321'驱动过渡支架133'运行到第一测量截面位置，然后竖直电机1341'驱动连接支架135'上下运行三次，激光传感器140扫描得出三条曲线，通过上位机软件对每条曲线计算出这一截面轴颈直径最大值，取三次最大值的平均值作为该截面第一次测量直径值；然后，多轴机器人110驱动测量结构130以待测件200'如轴颈中心线(即为视觉定位结构120的中心)为中心旋转90°，再次扫描得出三条曲线并计算出该截面第二次测量直径值，两次测量直径值的平均值作为该截面直径值，两次测量直径值之差的一半作为该截面圆度。重复上述步骤对待测件200'如轴颈的第二截面直径和防尘板座直径进行测量。

本发明还提供一种机器人测量方法，应用于上述任一实施例中的机器人测量装置100，机器人测量方法包括如下步骤：

采集待测件的位置以获取待测件的位置信息；

将待测件的位置信息反馈给多轴机器人110；

根据位置信息控制多轴机器人110带动测量结构130运动至待测件处；

控制传感器测量至少一次；

采集传感器的测量数据以获取待测件的尺寸。

本发明的机器人测量装置100通过视觉定位结构120对待测件的位置拍照，以获取待测件的位置信息如识别待测件的中心，以实现对待测件进行精确中心定位；然后，视觉定位结构120能够将待测件的位置信息反馈给多轴机器人110；多轴机器人110带动测量结构130根据视觉定位结构120反馈的位置信息运动，并运动至待测件处；通过测量结构130上的激光传感器140扫描完成测量，根据激光传感器140采集的数据可以确定待测件的尺寸。可以理解的是，当激光传感器140扫描多次时，多次测量结果的平均值即为待测件的直径。

可以理解的是，本发明的机器人测量装置100还外接操作设备如计算机等进行自动控制以及实现数据的采集与处理等。

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的记载范围。

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本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 (10)

1.一种机器人测量装置，其特征在于，所述机器人测量装置包括：

多轴机器人；

定位结构，用于定位待测件的位置，并将所述待测件的位置信息反馈给所述多轴机器人；

测量结构，安装于所述多轴机器人的机械臂上，所述多轴机器人根据所述待测件的位置信息带动所述测量结构运动至所述待测件处；所述测量结构包括测量架、水平运动机构、竖直运动机构及连接架，所述水平运动机构可水平运动地设置于所述测量架上，所述竖直运动机构设置于所述水平运动机构上；

传感器，设置于所述测量结构的所述连接架上，用于测量待测件的尺寸；所述水平运动机构能够带动所述竖直运动机构沿水平方向运动，所述竖直运动机构还能够带动所述连接架沿竖直方向运动，使所述传感器运动至所述待测件的两侧。

2.根据权利要求1所述的机器人测量装置，其特征在于，所述水平运动机构包括水平电机、设置于所述测量架上的水平直线导轨以及沿所述水平直线导轨滑动的过渡支架，所述水平电机设置于所述测量架上，所述水平电机带动所述过渡支架沿所述水平直线导轨运动。

3.根据权利要求2所述的机器人测量装置，其特征在于，所述竖直运动机构包括竖直电机以及设置于所述过渡支架上的竖直直线导轨，所述竖直电机设置于所述过渡架上，所述连接架连接于所述竖直直线导轨上，所述竖直电机驱动所述连接架沿所述竖直直线导轨运动。

4.根据权利要求1至3任一项所述的机器人测量装置，其特征在于，所述连接架的数量为两个，两个所述连接架对称设置于所述竖直运动机构上，所述传感器的数量为至少两个，至少两个所述传感器分别设置于两个所述连接架上；

所述竖直运动机构带动两个所述连接架同步向下运动，使两个所述连接架位于所述待测件的两侧。

5.根据权利要求2或3所述的机器人测量装置，其特征在于，所述测量结构还包括接近开关，所述接近开关对称设置于所述测量架上，用于限制所述水平电机水平运动的限位。

6.根据权利要求1至3任一项所述的机器人测量装置，其特征在于，所述机器人测量装置还包括AGV输送车，所述多轴机器人设置于所述AGV输送车上，所述AGV输送车带动所述多轴机器人及所述测量结构运动至所述待测件处；

所述传感器为激光传感器；所述定位结构包括摄像机或摄像头。

7.根据权利要求1至3任一项所述的机器人测量装置，其特征在于，所述定位结构安装于所述多轴机器人，或者，所述定位结构安装于所述测量结构，所述定位结构的中心线位于所述测量结构的对称中心截面；或者，所述定位结构独立于所述多轴机器人。

8.一种机器人测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的机器人测量装置，所述机器人测量方法包括如下步骤：

采集待测件的位置以获取所述待测件的位置信息；

将所述待测件的位置信息反馈给多轴机器人；

根据所述位置信息控制所述多轴机器人带动所述测量结构运动至所述待测件处；

控制传感器测量至少一次；

采集所述传感器的测量数据以获取所述待测件的尺寸。

9.根据权利要求8所述的机器人测量方法，其特征在于，所述控制传感器测量至少一次的步骤包括：

控制水平电机驱动过渡支架运行到测量截面位置；控制竖直电机驱动连接支架上下运行三次，传感器扫描得出三条曲线，并反馈至上位机；所述上位机软件对每条曲线计算出所述测量截面所述待测件直径最大值，取三次最大值的平均值作为该截面第一次测量直径值；

所述多轴机器人驱动所述测量结构以所述待测件中心线为中心旋转90°；

控制所述水平电机与所述竖直电机运动再次扫描得出三条曲线，并反馈至所述上位机，所述上位机计算出该截面第二次测量直径值；

所述上位机取两次测量直径值的平均值作为测量截面直径值，取两次测量直径值之差的一半作为测量截面圆度。

10.根据权利要求8所述的机器人测量方法，其特征在于，所述定位结构为摄像机；所述机器人测量方法还包括如下步骤：

控制AGV输送车带动所述机器人测量装置行走到所述待测件的位置，使所述多轴机器人带动所述测量结构及定位结构运行到距离所述待测件的指定距离的位置；

控制所述定位结构对待测件进行拍照，由计算机***软件计算出所述待测件的定位中心位置；

控制所述多轴机器人带动测量结构准确放置到所需的测量位置对所述待测件进行测量；

待测量完成后，所述AGV输送车行走至下一所述待测件的位置对其进行测量。

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