CN112720570B - 一种用于机械臂标定的可调平标靶及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机械臂标定的可调平标靶，包括棱镜、外框、回转轴、支腿和水平底座。其中，棱镜布置在外框内，并且棱镜通过呈横向布置的回转轴与外框连接。支腿布置在外框底部，并且支腿垂直布置在水平底座上。水平底座上设有水平气泡，并且水平底座上设有与水平底座垂直布置的竖板。还包括一种用于机械臂标定的方法。能够确保机械臂的标定准确，测量过程简单，快捷，因此能够提高标定的效率。

Description

一种用于机械臂标定的可调平标靶及方法

技术领域

本发明属于工程机械测量技术领域，具体涉及一种用于机械臂标定的可调平标靶及方法。

背景技术

现有技术中，适用于工程机械的机械臂的标定，一般采用人工测量的方式，因此，标定的误差大，效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于机械臂标定的可调平标靶及方法，能够确保机械臂的标定准确和提高标定的效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于机械臂标定的可调平标靶，包括棱镜、外框、回转轴、支腿和水平底座。其中，棱镜布置在外框内，并且棱镜通过呈横向布置的回转轴与外框连接。支腿布置在外框底部，并且支腿垂直布置在水平底座上。水平底座上设有水平气泡，并且水平底座上设有与水平底座垂直布置的竖板。

根据本发明的用于机械臂标定的可调平标靶，通过设置的棱镜，配合全站仪等测量工具，能够完成对不同臂架的测量标定，测量过程简单，快捷。因此，相比现有技术中的人工测量标定方式，误差大大减小，效率更高。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于机械臂标定的可调平标靶，在一个优选的实施方式中，棱镜能够绕回转轴的中轴线转动。棱镜通过绕回转轴的中轴线转动能够实现位置的微调，从而能够进一步确保测量结果准确。

进一步地，在一个优选的实施方式中，外框能够绕支腿的中轴线转动。外框带动棱镜绕支腿中轴线转动，能够进一步实现棱镜位置的微调，从而进一步提高测量结果的准确性。

进一步地，在一个优选的实施方式中，水平气泡构造为T型水平气泡，能够用于二维方向上的分别调平。

进一步地，在一个优选的实施方式中，水平底座底部设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第一安装口，并且第一安装口的中轴线与支腿的中轴线重合。通过与支腿中轴线重合的第一安装口来固定安装机械臂的关节，能够使得关节的定位极其准确、稳定可靠，从而使得测量标定结果精确。

进一步地，在一个优选的实施方式中，竖板上设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第二安装口，并且第二安装口的中轴线与第一安装口的中轴线互相垂直且相交。通过与第一安装口中轴线重合的第二安装口来固定安装机械臂的关节，能够使得关节的定位极其准确、稳定可靠，从而使得测量标定结果精确。

根据本发明第二方面的用于机械臂标定的方法，包括：步骤一：对待测臂架关节的相对位置关系进行判定。步骤二：根据所述步骤一的判定结果确定测量方法。步骤三：根据所述步骤二确定的测量方法安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶。步骤四：采用全站仪测量所述步骤三中的用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标参数。步骤五：根据所述步骤四测得的坐标参数计算出臂架尺寸。

根据本发明的用于机械臂标定的方法，可以根据待测臂架关节的相对位置关系选择合适的测量方法，并且通过全站仪与上述所述的机械臂标定的可调平标靶配合测量，因此整个测量过程简单快捷，效率高，相比人工测量标定，准确度高。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于机械臂标定的方法，在一个优选的实施方式中，步骤三中，在两个不同关节回转中心点安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶，并且，调整臂架的姿态使其沿台车的一个确定方向，利用水平气泡调整臂架及用于机械臂标定的可调平标靶水平。安装在两个不同关节回转中心点上的用于机械臂标定的可调平标靶分别通过水平底座和竖板与机械臂关节凸起端盖连接，水平底座的底面和竖板的背面分别与机械臂关节凸起端盖形成配合。步骤五中，根据两个用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

对于两个关节轴线互相垂直的臂架，在臂架上两个待测关节的回转中心安装可调平标靶，通过水平气泡调整臂架及可调平标靶水平，通过全站仪获得两个待测关节上安装的可调平平标靶中棱镜的坐标，通过计算两个待测关节的回转中心的坐标点之间的距离来获得臂架尺寸。

进一步地，在一个优选的实施方式中，步骤三中，在不同关节回转中心点安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶。并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，并且用于机械臂标定的可调平标靶均通过竖板与关节连接，竖板的背面与机械臂关节凸起端盖形成配合。利用水平气泡调整用于机械臂标定的可调平标靶水平。步骤五中，根据两个用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

当臂架上两待测关节轴线互相平行时，可以将可调平标靶的竖板直接安装在关节端面上，通过水平气泡调整用于机械臂标定的可调平标靶水平，利用全站仪测量可调平标靶上棱镜的坐标即为关节回转中心的坐标，因此可以非常方便地根据两个关节回转中心点的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

进一步地，在另一个优选的实施方式中，步骤三中，在不同关节回转中心点安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶。并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，用于机械臂标定的可调平标靶均通过水平底座与关节连接，水平底座的底面与机械臂关节凸起端盖形成配合。步骤五中，根据两个用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

当臂架上两待测关节轴线互相平行时，可以将可调平标靶的水平底座底面直接安装在关节端面上，利用全站仪测量可调平标靶上棱镜的坐标即为关节回转中心的坐标，因此可以非常方便地根据两个关节回转中心点的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

相比现有技术，本发明的优点在于：能够确保机械臂的标定准确，测量过程简单，快捷，因此能够提高标定的效率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的用于机械臂标定的可调平标靶的主视结构；

图2示意性显示了本发明实施例的水平底座的整体结构；

图3示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互垂直的臂架结构；

图4示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互垂直的臂架测量方法；

图5示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互平行的臂架结构；

图6示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互平行的臂架的一种测量方法；

图7示意性显示了本发明实施例的用于机械臂的标定方法的流程。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的用于机械臂标定的可调平标靶10的主视结构。图2示意性显示了本发明实施例的水平底座5的整体结构。图3示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互垂直的臂架结构。图4示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互垂直的臂架测量方法。图5示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互平行的臂架结构；图6示意性显示了本发明实施例的两个关节轴相互平行的臂架的一种测量方法；图7示意性显示了本发明实施例的用于机械臂的标定方法的流程。

如图1和图2所示，本发明实施例的用于机械臂标定的可调平标靶10，包括棱镜1、外框2、回转轴3、支腿4和水平底座5。其中，棱镜1布置在外框2内，并且棱镜1通过呈横向布置的回转轴3与外框2连接。支腿4布置在外框2底部，并且支腿2垂直布置在水平底座5上。水平底座5上设有水平气泡6，并且水平底座5上设有与水平底座5垂直布置的竖板7。根据本发明实施例的用于机械臂标定的可调平标靶，通过设置的棱镜，配合全站仪等测量工具，能够完成对不同臂架的测量标定，测量过程简单，快捷。因此，相比现有技术中的人工测量标定方式，误差大大减小，效率更高。进一步地，在一个优选的实施方式中，水平气泡6构造为T型水平气泡。具体地，T型水平气泡，包括布置在水平底座5上的两个方向相互垂直的水平气泡，包括x方向和y方向的水平气泡，通过调整水平气泡到中间位，可使得水平底座5处于水平状态。通过设置的T型气泡，能够非常方便地实现臂架及可调平标靶的水平面的调平或者单一方向的调平。

根据本发明的用于机械臂标定的可调平标靶，在一个优选的实施方式中，棱镜1能够绕回转轴3的中轴线转动。棱镜通过绕回转轴的中轴线转动能够实现位置的微调，从而能够进一步确保测量结果准确。进一步地，在一个优选的实施方式中，外框2能够绕支腿4的中轴线转动。外框带动棱镜绕支腿中轴线转动，能够进一步实现棱镜位置的微调，从而进一步提高测量结果的准确性。

进一步地，在一个优选的实施方式中，水平底座5底部设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第一安装口51，并且第一安装口51的中轴线与支腿4的中轴线重合。通过与支腿中轴线重合的第一安装口来固定安装机械臂的关节，能够使得关节的定位准确、稳定可靠，从而使得测量标定结果精确。在一个优选的实施方式中，竖板7上设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第二安装口71，并且第二安装口71的中轴线与第一安装口51的中轴线互相垂直且相交。通过与第一安装口中轴线重合的第二安装口来固定安装机械臂的关节，能够使得关节的定位极其准确、稳定可靠，从而使得测量标定结果精确。

如图7所示，根据本发明第二方面实施例的用于机械臂标定的方法，包括：步骤一：对待测臂架关节的相对位置关系进行判定。步骤二：根据所述步骤一的判定结果确定测量方法。步骤三：根据所述步骤二确定的测量方法安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶10。步骤四：采用全站仪测量所述步骤三中的用于机械臂标定的可调平标靶10上棱镜的坐标参数。步骤五：根据所述步骤四测得的坐标参数计算出臂架尺寸。根据本发明实施例的用于机械臂的标定方法，可以根据待测臂架关节的相对位置关系选择合适的测量方法，并且通过全站仪与上述所述的机械臂标定的可调平标靶配合测量，因此整个测量过程简单快捷，效率高，相比人工测量标定，准确度高。

如图3和图4所示，根据本发明的用于机械臂标定的方法，在一个优选的实施方式中，步骤三中，在两个不同关节回转中心点11、12安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶10，并且，调整臂架的姿态使其沿台车的一个确定方向，安装在两个不同关节回转中心点11、12上的用于机械臂标定的可调平标靶10分别通过水平底座5和竖板7与机械臂关节凸起端盖连接，水平底座5的底面上的第一安装口51和竖板7上的第二安装口71分别与机械臂关节凸起端盖形成配合。利用水平气泡6调整臂架及用于机械臂标定的可调平标靶10水平。具体地，以右侧用于机械臂标定的可调平标靶10的T型水平气泡为参考标准运动臂架，使x、y水平气泡均处于中间，即用于机械臂标定的可调平标靶10的水平底座5处于水平状态，由于水平底座5与臂架端面直接对接，因此此时臂架也可看作是处于水平状态了。具体地，调节左侧的可调平标靶10的T型水平气泡，使x方向的水平气泡处于中间。步骤五中，根据两个关节回转中心点的用于机械臂标定的可调平标靶10上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。对于两个关节轴线互相垂直的臂架，在臂架上两个待测关节的回转中心安装可调平标靶，通过水平气泡调整臂架及可调平标靶水平，通过全站仪获得两个待测关节上安装的可调平标靶中棱镜的坐标，通过计算两个待测关节的回转中心的坐标点之间的距离来获得臂架尺寸。具体地，如图4所示，首先调节臂架姿态使其沿台车x轴方向。在待测关节回转中心点上安装可调平标靶10，对于轴线沿y轴方向的关节，利用可调平标靶10的竖板7上的安装口71与其对接，对于沿z轴方向的关节，利用可调平标靶10的水平底座5上的接口51与其对接。利用T型气泡调整臂架以及可调平标靶10水平。利用全站仪测量棱镜1坐标(x1；y1；z1)，(x2；y2；z2)。计算棱镜x轴方向坐标差值Δx＝x1-x2，即为臂架尺寸。

如图5和图6所示，进一步地，在一个优选的实施方式中，步骤三中，在不同关节回转中心点13、14安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶10。并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，并且用于机械臂标定的可调平标靶10均通过竖板7与关节连接，竖板7上的第二安装口71与机械臂关节凸起端盖形成配合。利用水平气泡6调整用于机械臂标定的可调平标靶10水平。具体地，调整x方向水平气泡处于中间位置，即使得两个可调平标靶10的支腿均处于平行状态。步骤五中，根据两个关节回转中心上安装的用于机械臂标定的可调平标靶10上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。当臂架上两待测关节轴线互相平行时，可以将可调平标靶的竖板直接安装在关节端面上，通过水平气泡调整用于机械臂标定的可调平标靶水平，利用全站仪测量可调平标靶上棱镜的坐标得到关节回转中心的坐标，因此可以非常方便地根据两个关节回转中心点的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。具体地，如图6所示，调整臂架姿态使其臂架与XOZ平面平行，将两个用于机械臂标定的可调平标靶10中的第二安装口71与臂架关节A、B对接，利用T型水平气泡将用于机械臂标定的可调平标靶10调平，使x方向水平气泡处于中间位置，即保证两个可调平标靶10的支腿均处于平行状态。利用全站仪测量两个用于机械臂标定的可调平标靶10上棱镜的坐标。根据用于机械臂标定的可调平标靶10上棱镜的测量坐标，计算得两个用于机械臂标定的可调平标靶10之间距离，即为臂架尺寸。

进一步地，在另一个优选的实施方式中，步骤三中，在不同关节回转中心点安装上述所述的用于机械臂标定的可调平标靶。并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，用于机械臂标定的可调平标靶均通过水平底座与关节连接，水平底座的底面与机械臂关节凸起端盖形成配合。步骤五中，根据两个关节回转中心上安装的用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。当臂架上两待测关节轴线互相平行时，可以将可调平标靶的水平底座5底面直接安装在关节端面上，确保水平底座5上的第一安装口51与关节凸起端面完全配合。利用全站仪测量可调平标靶上棱镜的坐标得到关节回转中心的坐标，因此可以非常方便地根据两个关节回转中心点的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于机械臂标定的可调平标靶及方法，能够确保机械臂的标定准确，测量过程简单，快捷，因此能够提高标定的效率。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种用于机械臂标定的可调平标靶，其特征在于，包括棱镜、外框、回转轴、支腿和水平底座；其中，

所述棱镜布置在所述外框内，并且所述棱镜通过呈横向布置的所述回转轴与所述外框连接；

所述支腿布置在所述外框底部，并且所述支腿垂直布置在所述水平底座上；

所述水平底座上设有水平气泡，并且所述水平底座上设有与所述水平底座垂直布置的竖板；

所述水平底座底部设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第一安装口，并且所述第一安装口的中轴线与所述支腿的中轴线重合；

所述竖板上设有用于与机械臂关节凸起端盖配合的第二安装口，并且所述第二安装口的中轴线与所述第一安装口的中轴线互相垂直且相交。

2.根据权利要求1所述的用于机械臂标定的可调平标靶，其特征在于，所述棱镜能够绕所述回转轴的中轴线转动。

3.根据权利要求1或2所述的用于机械臂标定的可调平标靶，其特征在于，所述外框能够绕所述支腿的中轴线转动。

4.根据权利要求1或2所述的用于机械臂标定的可调平标靶，其特征在于，所述水平气泡构造为T型水平气泡，能够用于二维方向上的分别调平。

5.一种用于机械臂标定的方法，其特征在于，包括：

步骤一：对待测臂架关节的相对位置关系进行判定；

步骤二：根据所述步骤一的判定结果确定测量方法；

步骤三：根据所述步骤二确定的测量方法安装上述权利要求1至4中任一项所述的用于机械臂标定的可调平标靶；

步骤四：采用全站仪测量所述步骤三中的用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标参数；

步骤五：根据所述步骤四测得的坐标参数计算出臂架尺寸。

6.根据权利要求5所述的用于机械臂标定的方法，其特征在于，当臂架两端关节轴线相互垂直时，所述步骤三中，在两个不同关节回转中心点安装上述权利要求1至4中任一项所述的用于机械臂标定的可调平标靶，并且，调整臂架的姿态使其沿台车的一个确定方向，利用所述水平气泡调整臂架及所述用于机械臂标定的可调平标靶水平；安装在两个不同关节回转中心点上的所述用于机械臂标定的可调平标靶分别通过水平底座和所述竖板与机械臂关节凸起端盖连接，所述水平底座的底面和所述竖板的背面分别与机械臂关节凸起端盖形成配合；

所述步骤五中，根据两个所述用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

7.根据权利要求5所述的用于机械臂标定的方法，其特征在于，当臂架两端关节轴线相互平行时，所述步骤三中，在不同关节回转中心点安装上述权利要求1至4中任一项所述的用于机械臂标定的可调平标靶；并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，并且所述用于机械臂标定的可调平标靶均通过所述竖板与关节连接，所述竖板的背面与机械臂关节凸起端盖形成配合；利用所述水平气泡调整所述用于机械臂标定的可调平标靶水平；

所述步骤五中，根据所述用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

8.根据权利要求5所述的用于机械臂标定的方法，其特征在于，当臂架两端关节轴线相互平行时，所述步骤三中，在不同关节回转中心点安装上述权利要求1至4中任一项所述的用于机械臂标定的可调平标靶；并且，调整臂架的姿态使其与一个确定的基准面平行，所述用于机械臂标定的可调平标靶均通过所述水平底座与关节连接，所述水平底座的底面与机械臂关节凸起端盖形成配合；

所述步骤五中，根据两个所述用于机械臂标定的可调平标靶上棱镜的坐标计算出两个关节回转中心点之间的距离从而获得臂架尺寸。

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