SE464855B - Foerfarande vid en industrirobot foer kalibrering av en sensor - Google Patents

Description

464 855 Det har föreslagits att utföra sensorn och dess infästning på sådant sätt att ett mekaniskt mycket väldefinierat sensormontage erhålles. En sådan utformning skulle dock kräva mycket hög noggrannhet hos sensorinfästningen och hos sensorns mekaniska uppbyggnad och hos dess mätsystem. Även med mycket hög noggrannhet i dessa avseenden torde det dock vara omöjligt att ; uppfylla de krav som ofta ställs på noggrann positionering av robotverk- tyget. Vidare skulle av praktiska skäl endast ett eller ett fåtal sätt att montera sensorn på roboten kunna användas i varje enskilt fall. Detta är en väsentlig nackdel eftersom det ofta är ett starkt önskemål att kunna montera sensorn på godtyckligt sätt i förhållande till verktyget med hän- syn till de åtkomlighetskrav som i varje fall kan ställas.

REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att åstadkomma ett förfarande för att på ett snabbt och enkelt sätt åstadkomma en kalibrering av en robotsensor, dvs att möjlig- göra en snabb och noggrann bestämning av relationen mellan sensorns och robotens koordinatsystem. Uppfinningen avser att åstadkomma en kalibrering med ett minimum av manuella operationer för att möjliggöra en mycket snabb kalibrering och för att reducera risken för operatörsfel. Uppfinningen avser vidare att möjliggöra en kalibrering som mycket snabbt och enkelt kan utföras efter varje installation av eller utbyte av en sensor, detta för att reducera noggrannhetskraven på sensorn och dess infästning samt för att möjliggöra att en sensor kan monteras på ett godtyckligt sätt i förhållande till verktyget.

Vid ett förfarande enligt uppfinningen åstadkommes detta genom att ett kalibreringsprogram automatiskt utföres av styrsystemet, varunder robot- handen med den därpå monterade sensorn förflyttas till ett antal punkter i anslutning till ett kalibreringsobjekt med känt läge i det robotfasta koordinatsystemet, ett antal mätningar utföres i varje punkt av objek- tets läge relativt sensorn, och med ledning av mätningarna bestäms de transformationer som transformerar sensorns mätvärden till mätpunktens a» läge i det robotfasta koordinatsystemet.

FIGURBESKRIVNING Ett exempel på ett förfarande enligt uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-14. Fig 1 visar en 464 855 industrirobot anordnad för svetsning längs en fog med hjälp av en optisk sensor. Fig 2a, 2b och 2c visar mera i detalj utformningen av sensorn och dess infästning till roboten. Fig 3 visar en vid kalibreringen använd kalibreringsplåt. Fig 4 illustrerar ett stadium av kalibreringsförfaran- det. Fig 5 visar ett huvudflödesschema för kalibreringsförfarandet och fig 6-13 visar under kalibreringsförfarandet använda delprocedurer. Fig 14 visar schematiskt ett exempel på ett styrsystem för genomförande av kalib- reringsförfarandet enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMEL Det valda och nedan beskrivna utföringsexemplet av uppfinningen avser dess användning vid en för elektrisk svetsning anordnad industrirobot. Robot- installationen visas schematiskt i fig 1. Själva industriroboten innefat- tar en på ett underlag fast anbringad bottenplatta 1, en runt en vertikal axel rörlig pelare 2, en underarm 3, en överarm 4 och en handled 5. Under- armen är rörlig relativt pelaren, överarmen relativt underarmen och hand- leden relativt överarmen runt genom lederna mellan de olika komponenterna anordnade horisontella axlar. På robothanden 5 är en svetspistol 6 an- bringad, och pistolens arbetspunkt (svetstràdens ände) är betecknad med TCP. Robothanden 5 uppbär även en i fig 1 endast schematiskt visad optisk sensor 7. Denna arbetar med s k optisk triangulering, dvs den utsänder en ljusstråle och avkänner det från en mätpunkt 8 hos objektet diffust ref- lekterade ljuset. Pâ detta sätt kan avståndet mellan sensorn och ett objekt bestämmas. Genom att svepa mätpunkten fram och åter i en riktning som bildar en vinkel med t ex en svetsfog kan även fogens läge i sidled relativt sensorn bestämmas. Sensorn kan exempelvis vara av den typ som beskrivs i den äldre svenska patentansökningen 8302153-5. Som ett exempel på ett arbetsobjekt har i fig 1 visats utförandet av en svets i en fog 11 mellan två plåtar 12 och 13.

Den beskrivna robotutrustningen enligt fig 1 innefattar även ett styrskåp 15, vilket innefattar kraftförsörjningsutrustning, drivorgan för robotens olika axlar, minnesorgan för inlagring av ett program för robotens arbete samt en dator som styr roboten under programmering och under automatisk drift samt utför erforderliga beräkningar. För kommunikation mellan en operatör och robotutrustningen under programmering och/eller automatisk drift är en manöverenhet 16 anordnad, vilken är förbunden med styrskåpet 15. Manöverenheten innefattar en styrspak 17, med vars hjälp robotens 464 855 positionering kan verkställas under programmeringsskedet. Enheten inne- håller vidare presentationsorgan 18 samt ett antal schematiskt visade manöverknappar 19, med vars hjälp kommandon och numeriska data kan till- föras robotens styrsystem.

Vid en robotutrustning av ovan angivet slag kan sensorn användas dels för att göra det möjligt för roboten att uppsöka svetsfogen och dels för att möjliggöra en följning av svetsfogen under pågående svetsning. Vid vissa kända utrustningar av detta slag används sensorn för att ge smärre kor- rektioner till en på förhand inprogrammerad svetsbana. Uppfinningen avser emellertid i första hand det fall, vid vilket det av sensorn fastställda läget hos svetsfogen transformeras till det koordinatsystem i vilket robo- tens styrsignaler är uttryckta, vilket möjliggör följning av en godtycklig svetsbana utan att någon förinprogrammering av en bana är erforderlig.

Robotens s k baskoordinatsystem är ett rätvinkligt golvfast system, vilket i fig 1 betecknas med X, Y, Z.

Fig 2a och 2b visar hur i det valda exemplet svetspistolen och sensorn är anordnade på robothanden 5. Handen 5 är vridbar relativt överarmen 4, dels runt en mot papperets plan vinkelrät axel A och dels runt en med handens längdaxel sammanfallande axel B. Sensorns mekaniska uppbyggnad finns be- skriven i den äldre svenska patentansökningen 8603655-5, vilken även visar hur svetspistolen är anbringad vid sensorhuset. Sensorn består av ett hus 21, 22, vilket är fast anbringat vid robothanden 5. Under husets cirkulära del 22 är den likaledes cirkulära sensorenheten 23 anordnad. Sensorenheten kan vridas runt en axel som approximativt sammanfaller med den cirkulära husdelens 22 symmetriaxel med hjälp av en i husdelen 21 anordnad drivmo- tor. Härigenom kan sensorns mätpunkt 25 förflyttas till en godtycklig punkt på en cirkel med centrum i verktygsspetsen TCP. Svetspistolen 6 är anbringad i en centralt anordnad kanal i huset 22. Svetspistolens arbets- punkt (TCP) utgörs av änden hos svetstràden 20. Sensorenheten utsänder en ljusstrâle 24 som träffar ett objekt i mätpunkten 25. Det från mätpunkten reflekterade ljuset mottas av sensorenheten, och vinkeln mellan det ut- sända och det mottagna ljuset ger ett mått på avståndet a mellan objektet och sensorn.

Fig 2c visar hur mätpunkten 25 genom vridning (indexering) av sensoren- heten 23 kan förflyttas utefter en cirkellinje 30. Sensorenhetens vrid- 464 855 ningsvinkel, vilken utgör skillnaden mellan ett nolläge 32 och det aktuella läget 33 hos sensorenheten, betecknas med c.

Med hjälp av en i sensorenheten anordnad oscillerande spegel kan mät- punkten periodiskt förflyttas fram och åter utefter en sträcka 31-31' som är tangentiell till cirkellinjen 30. Vid mätpunktens passage av en plåt- kant, svetsfog eller liknande uppstår en diskontinuitet i det av sensorn uppmätta avståndet, och sensorn bestämmer på i och för sig känt sätt av- ståndet b utefter svepsträckan mellan diskontinuiteten 34 och svepets mittpunkt 35.

I fig 2a-2c visas ett till robothanden fixerat koordinatsystem x, y, z samt ett vid sensorn fixerat koordinatsystem x', y', z'. På grund av oundvikliga variationer dels i utförandet av själva sensorn och dels i dess infästning till robothanden kommer såväl läge som orientering hos koordinatsystemet x', y', z' relativt systemet x, y, z att avvika från de nominella värdena.

Fig 3 visar en vid kalibreringsförfarandet r.iigt uppfinningen använd kalibrerinpsplåt #0. Plåten är plan och rektangulär, och tre av dess hörn är betecknade med A, B och C. Mittpunkten av plâtens kant 41 är betecknad med E och mittpunkten av dess kant 42 är betecknad med F. D betecknar en punkt som är belägen på plåten ett stycke in från punkten E. Vid kalibre- ringen anbringas plåten någorlunda horisontalt under sensorn/svetspisto- len. Riktningen hos plåtens kant 41 anordnas lämpligen så att den ungefär sammanfaller med x-riktningen hos robothandens koordinatsystem.Kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen skall i det följande beskrivas i anslutning till fig 5-13. Fig 5 visar i form av ett flödesschema gången för kalibreringen, och fig 6-13 visar flödesscheman över under kalibre- ringen använda delprocedurer.

Förfarandet inleds med att verktygsspetsens TCP läge definieras. Roboten styrs därvid till ett sådant läge att TCP befinner sig i en punkt vars läge i robotens be 'oordinatsystem är känt. Eftersom läge och orientering hos robotens handledskoordinatsystem x, y, z i varje ögonblick är känt uttryckt i robotens baskoordinatsystem erhålles på detta sätt läget hos TCP i robotens handledskoordinatsystem och därmed i fortsättningen under kalibreringsförfarandet även i robotens baskoordinatsystem X, Y, Z. 464 ess 6 I nästa steg av kalibreringsförfarandet, PROC PLANDEF, definieras kalib- reringsplanet genom att TCP manuellt positioneras till tre av plåtens hörn, A, B och C. Fig 11 åskådliggör hur detta görs. TCP positioneras först till hörnet A (positionen Pa). Genom aktivering av ett manöverorgan på styrenheten 16 lagras läget hos hörnet A. Roboten positioneras därefter till positionen Pb hos hörnet B, varefter detta läge lagras, och motsvar- ande sak upprepas för hörnet C.

Den manuella delen av kalibreringsförfarandet är nu avslutad och i och med inlagringen av positionen hos hörnet C sker den resterande delen av kalib- reringsförfarandet automatiskt. Kalibreringen styrs av ett på förhand i robotdatorns programminne lagrat kalibreringsprogram, vilket är uppbyggt enligt de principer som framgår av flödesschemorna i fig 5-13.

TCP positioneras nu till läget Pd hos punkten D i fig 3. Denna punkt är så vald att den ligger ett stycke in på plåten från mittpunkten E hos plåtens sida 41. Den ligger så långt in från plåtkanten att mätpunkten hos sensorn vid rotation av sensorn ett helt varv hela tiden kommer att ligga på plå- ten. Härefter görs i proceduren PROC INDEX (se fig 10) en grov bestämning av den sensorkoordinat (sensorindex) där sensorns trianguleringsplan är vinkelrätt mot rotationsaxeln A hos robothandleden (se fig 2a och Zb). Med ett antaget värde noll hos sensorindex görs en avståndsmätning av sensorn i fyra 900 förskjutna punkter runt sensorns vridningsaxel. Denna procedur âskådliggörs i fig 13, PROC DISTDIFF. Sensorenheten vrids först till det läge som motsvarar det antagna värdet på sensorindex si. Detta innebär att vinkeln c (fig 2c) sätts till si, som i det aktuella fallet antas vara noll. I detta läge hos sensorenheten görs en första avståndsmätning (M distO). Sensorenheten vrids därefter 900, och en förnyad avståndsmät- ning görs i denna punkt, vilket ger avståndsvärdet dist90. När de fyra avståndsmätningarna gjorts beräknas storheterna diffa och diffb, där diffa dist18O - dist0 diffb dist27O - dist90 Härefter görs (PROC HANDROT, fig 12) en handledsvridning med ett förut- bestämt värde. I denna procedur vrids handleden runt axeln A i fig 2 från 464 855 sitt ursprungliga vinkelläge Ra till sitt nya värde Ra + rota och en vridning äger rum runt axeln B i fig 2 från det ursprungliga läget Rb till det nya läget Rb + rotb. I det aktuella fallet sätts rota = 50 och rotb = O. Först bestäms de nya axelkoordinaterna (Ra = Ra + rota; Rb = = Rb + rotb). Därefter (NEWPOS) uttrycks det nya läget som baskoordinater (X, Y, Z) och handorientering. Till slut (ROTATE) sänds positionerings- order med ny handorientering med ursprungliga baskoordinater (läget hos punkten Pd). Robothandens nya orientering beräknas (NEWPOS). Härefter görs en förnyad avståndsmätning (PROC DISTDIFF) i fyra 90° förskjutna punkter.

Detta ger ändrade värden på diffa och diffb, och till slut beräknas (COMP si) ett värde på sensorindex ur de förändringar av diffa och diffb som orsakas av rotationen rota. Beräkningen görs så att med sensorn inställd i det beräknade värdet på sensorindex en vridning runt axeln A endast påver- kar mätvärdena dist0 och dist18O och en vridning runt axeln B endast på- verkar mätvärdena dist90 och dist270. Härefter följer (PROC NORMPLAN) en injustering av sensorns läge så att sensorns rotationsaxel blir parallell med kalibreringsplanets normalvektor. Flödesschemat för denna procedur återfinns i fig 9, och proceduren börjar med delproceduren PROC INITNORM, fig 8. I denna procedur beräknas de utväxlingsfaktorer Ga och Gb som beskriver effekten på diffa och diffb av rota resp rotb. Först utföres PROC DISTDIFF, vilken ger värden på diffa och diffb. Därefter utföres PROC HANDROT med rota = 50 och rotb = 00, varefter PROC DISTDIFF göres om.

Härefter beräknas (COM Ga) utväxlingsfaktorn Ga, som är kvoten mellan förändringen i rota och diffa. I nästa steg utföres PROC HANDROT med rota = 0 och rotb 50, varefter PROC DISTDIFF göres om. Ur den erhållna förändringen i diffb beräknas ut- växlingsfaktorn Gb, som är kvoten mellan förändringen i rotb och diffb. Som nästa steg i PROC NORMPLAN utföres ånyo PROC DISTDIFF, som ger aktuella värden på diffa och diffb. Som nästa steg sker en jämförelse mellan diffa och diffb. Om diffa är större än diffb utföres som nästa steg PROC HANDROT med diffa x Ga rota || O rotb Härefter görs en förnyad avståndsmätning i fyra punkter, PROC DISTDIFF, och slutligen görs, ADJ Ga, en uppdatering av utväxlingsfaktorn Ga. Till slut görs en jämförelse av både diffa och diffb med ett förutbestämt lågt 464 855 gränsvärde A. Om både diffa och diffb är lägre än gränsvärdet är PROC NORMPLAN fullbordad. Om båda värdena eller något av dem överstiger gräns- värdet görs hela proceduren om.

Om i det tredje steget i PROC NORMPLAN diffa inte är större än diffb ut- föres i stället PROC HANDROT med ll Ö rota rotb diffb x Gb varefter en avståndsmätning (PROC DISTDIFF) och en uppdatering av utväxlingsfaktorn Gb (ADJ Gb) görs.

På det ovan beskrivna sättet kommer under proceduren PROC NORMPLAN successivt allt mindre och mindre vridningar runt de båda handledsaxlarna A och B att göras till dess att sensorns rotationsaxel blir parallell med kalibreringsplanets normalvektor. I nästa steg lagras (STORE Qn) den quarternion Qn som definierar handrotationen, dvs robothandens oriente- ring, då sensorns rotationsaxel är parallell med kalibreringsplanets nor- malvektor. I nästa steg (STORE DIST) lagras de senast erhållna avstånds- värdena distO, dist90, dist180, dist270 dels separat och dels som medel- värden. Medelvärdet Tzz används för att beräkna translationen i z-led mellan sensorkoordinaternas och handkoordinaternas origo. De separata avståndsmätningarna används för att kompensera eventuellt kvarstående parallellitetsfel mellan sensorns rotationsaxel och kalibreringsplanets normalvektor.

Mätningarna i punkten D är nu fullbordade, och kalibreringsprogrammet positionerar TCP till punkten E, vars position Pe är definierad som medelvärdet av hörnens B och C positioner Pb och Pc. Denna positionering betecknas i flödesschemat med TCP ~ Pe. Handens orientering bibehålls oförändrad, dvs definieras av Qn. - Som nästa steg utföres PROC NORMAL, vars syfte dels är att ge ett exakt värde på relationen mellan sensorrotation och handkoordinater, dels att ge ett underlag för translationen i en riktning mellan sensorns och hand- ledens koordinatsystem. TCP är nu positionerad till punkten E, medan skärningspunkten mellan sensorns rotationsaxel och kalibreringsplanet (O) 464 855 i allmänhet kommer att befinna sig i ett annat läge. Som resultat av de föregående operationerna kommer sensorn nu att vara indexerad på sådant sätt att sensorsvepet 31-31' är approximativt, men i allmänhet ej exakt, vinkelrätt mot kalibreringsplåtens kant 41. Se fig 4. I detta läge görs (Mb) en mätning av sidokoordinaten bl i sensorsvepet. Sensorenheten vrids därefter 1800 (Index 1800), varefter mätningen görs om med resultatet b2.

Ur ett approximativt värde R på sensorcylinderns radie och ur skillnaden mellan de båda mätvärdena bl och b2 erhålles ett mått på vinkeln kon.c i fig 4 (COMP kon.c). Vinkeln jämförs med ett lågt gränsvärde A. Om vinkeln överstiger gränsvärdet vrids sensorn vinkeln kon.c och proceduren görs om ända till dess att vinkeln understiger gränsvärdet. På detta sätt erhålles genom en successiv iteration en inställning av sensorsvepet så att det blir exakt vinkelrätt mot plåtkanten 41. Den efter inställningen åter- stående vinkeln kon.c lagras för att senare användas för att relatera sensorrotationen till handkoordinatsystemet.

Som nästa steg i kalibreringsproceduren lagras (STORE Tyy) medelvärdet av de i punkten E uppmätta sidokoordinaterna bl och b2.

Eftersom radien hos sensorcylindern i allmänhet ej överensstämmer exakt med dess nominella värde, och eftersom sensorcylindern i allmänhet upp- visar en viss konicitet (ljusstrålen Zü i fig 2a är i allmänhet ej exakt parallell med sensorns rotationsaxel) erfordras en bestämning av hur sensorradien varierar med avståndet a. Denna bestämning utföres i proce- duren PROC KON. Flödesschemat för denna procedur återfinns i fig 7. Den börjar med ett utförande av proceduren PROC NORMAL, vilket ger en inställ- ning av sensorsvepet så att detta blir vinkelrätt mot kalibreringsplåtens kant. Därefter roteras sensorn en förutbestämd vinkel vkon (ROT vkon).

Plåtkantens sidokoordinat bl avläses och lagras. Ändringen i sidokoordi- naten ger direkt ett mått på sensorcylinderns radie vid det använda av- ståndet a. I nästa steg, z = z + zkon, förflyttas TCP sträckan zkon i positiv z-led. PROC NORMAL görs om, sensorn roteras vinkeln vkon, och förändringen i sidokoordinat avläses. På samma sätt erhålles vid detta mätavstånd sensorcylinderns radie ur vinkeln vkon och den resulterande förändringen i sidokoordinat b. Genom att sensorcylinderns radie nu är känd vid två olika mätavstånd a kan radien bestämmas som en linjär funk- tion Fn(a) av mätavståndet a. Bestämningen av denna funktion utföres i steget COMP Fn(a). 10 464 855 Kalibreringsprogrammet förflyttar därefter TCP till punkten F, vars posi- tion Pf utgör medelvärdet av positionerna Pa och Pb hos hörnen A och B.

Därefter utföres PROC NORMAL, vilken justerar sensorrotationen så att sensorsvepet blir vinkelrätt mot kalibreringsplanets kant. Därefter lagras (STORE Txx) medelvärdet av de under PROC NORMAL uppmätta sidokoordina- terna. Härefter positionerar kalibreringsprogrammet (TCP e Pe) TCP till punkten E.

Det sista steget, COMP, i kalibreringsprogrammet utgör en bestämning av konstanterna i de transformationsmatriser som relaterar sensorns mätvärden till robotens handledskoordinatsystem x, y, z och därmed till robotens baskoordinatsystem X, Y, Z. Under drift av roboten kan därför med hjälp av de genom kalibreringen erhållna resultaten sensorns utsignaler a, b, c direkt transformeras till att ange mätpunktens läge i robotens baskoordi- natsystem.

Den fullständiga transformationsmatrisen för transformering av sensorns mätsignaler a, b, c till robothandens koordinatsystem x, y, z erhålles genom konkatenering av en serie transformer enligt D = TO x Dz x Ds x Rx x Ry x T där TO är en transform som uttrycket mätsignalerna a och b i sensorns cylindriska koordinatsystem Dz är en transform från sensorns cylinderkoordinater till sensorns rät- vinkliga koordinater x', y', z'. Denna transform är en funktion av vinkeln (c - vz), där c är sensorns rotation relativt ett nolläge, och vz är den under kalibreringsförfarandet bestämda vridningsvinkel som krävs för att x'-axeln skall avbildas i xz-planet. Transformen Dz är en ren vridning runt z-axeln.

Ds är en transform där kompensation för den under kalibreringsförfarandet bestämda koniciteten hos sensorns arbetsområde utföres. Vidare sker med hjälp av denna transformation en skalning av x', y', z' till samma delning som x, y, z. För kompensation av koniciteten är denna transform en funk- tion av Fn(a) som bestämts under kalibreringen och som är ett relativt mått på sensorcylinderns radie som funktion av höjdkoordinaten a. 11 E55 Rx är en transform som uttrycker den erforderliga rotationen runt x-axeln för att inställa z'-axeln parallell med xz-planet.

Ry är motsvarande rotationsmatris runt y-axeln och anger den rotation som krävs för att bringa z'-axeln parallell med z-axeln.

T är en translationsmatris som anger translationen mellan robothandens koordinatsystem x, y, z och sensorns koordinatsystem x', y', z'.

Vid implementering delas D upp enligt D = De x Dk där De = TO x Dz och Dk = Ds x Rx x Ry x T.

Transformationsmatrisen Dk beräknas vid kalibreringen och används därefter utan förändring fram till nästa kalibrering. Transformen De beror av de parametrar som varierar under programexekveringen. Komponenterna hos De bestäms varje gång transformen används.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till ett exempel, som avser en för elektrisk svetsning anordnad industrirobot med en sensor för följ- ning av en svetsfog under svetsningen. Uppfinningen kan givetvis tillämpas även vid för andra applikationer anordnade industrirobotar. Uppfinningen har vidare beskrivits i anslutning till en enda sensortyp, nämligen en roterbart runt verktyget anordnad sensor, vilken bestämmer avståndet till ett objekt med hjälp av optisk triangulering. Uppfinningen kan givetvis tillämpas även vid andra sensosa ver än den ovan beskrivna.

Fig 14 visar ett exempel på hur styrkretsarna för utförande av kalibre- ringsförfarandet enligt uppfinningen kan vara anordnade. Robotens styrskåp 15 innehåller en databuss 150, till vilken är anslutna en huvuddator 151, ett programminne 152 och en D/A-omvandlare 153. Huvuddatorn 151 verkstäl- ler erforderliga beräkningar och logiska beslut som erfordras för drift av roboten. Datorn är via en digital kanal förbunden med styrenheten 16 och utbyter manöver- och informationssignaler med denna enhet. I minnet 152 lagras vid robotens programmering in koordinaterna för ett antal punkter som bestämmer robotens önskade bana, uttryckta i det robotfasta koordinat- systemet. För enkelhets skull har drivenhet 15ü och A/D-omvandlare 153

Claims (12)

12 464 855 endast visats för en enda av robotens axlar. D/A-omvandlaren 153 lämnar styrsignaler till drivenheten 154, vilken är i princip ett servodon för styrning av den till drivaxeln hörande drivmotorn M. Till motorn är kopp- lad en tachometergenerator T, från vilken en återföringssignal lämnas till drivenheten 154. Vidare är till den aktuella axeln kopplad en resolver R, vilken avger en mot axelns vridningsvinkel svarande signal till enheten 153. Sensorn 7 är via en interfaceenhet 155 ansluten till datorn 151. Från sensorn lämnas till datorn mätsignalerna a och b, och sensorn erhåller från datorn en signal c för inställning av sensorns rotationsvinkel c. Det i anslutning till fig 5-13 ovan beskrivna kalibreringsprogrammet lagras en gång för alla in i styrsystemet, exempelvis i minnet 152. Under genomför- ande av kalibreringsprogrammet beräknar datorn på ovan angivet sätt erfor- derliga konstanter i de transformationer som erfordras för att uttrycka läget hos mätpunkten, definierat av signalerna a, b, c, i det robotfasta koordinatsystemet. Under kalibreringsprogrammet lämnas också via datorn 151 erforderliga styrsignaler till de olika robotaxlarna för förflyttning av roboten till de olika kalibreringspunkterna, och vidare ombesörjer datorn i beroende av det inlagrade kalibreringsprogrammet verkställandet av erforderliga vridningar av sensorn och inlagring av mätresultat. PATENTKRAV

1. Förfarande vid en industrirobot (1-5, 15, 16) för kalibrering av en sensor (21-23), vilken är monterad på robotens hand (5). Sensorn är anord- nad att avkänna läget relativt sensorn hos ett objekt (11-13). Roboten har ett i ett robotfast koordinatsystem (X, Y, Z) arbetande styrsystem (15, 16) anordnat att under automatisk drift styra roboten i en av utsignaler från sensorn bestämd bana. Förfarandet k ä n n e t e c k n a s a v att läget hos ett kalibrerings- objekt (40), vilket har formen av en plan platta bestäms genom att ett vid robothanden fäst verktyg (6, 20) manuellt styrs till ett antal punkter (A, B, C) på plattan, varvid läget i det robotfasta koordinatsystemet hos nämnda punkter lagras för definiering av plattans läge i nämnda koordinat- system, varefter ett kalibreringsprogram automatiskt utföres av styrsyste- met, varunder robothanden med den därpå monterade sensorn förflyttas till ett flertal punkter (D, E, F) med förutbestämda lägen relativt plattan, ett antal mätningar av plattans läge relativt sensorn utförs med hjälp av 13 5 sensorn i var och en av nämnda punkter (D, E, F), och med ledning av mät- ningarna de transformationer bestäms som transformerar sensorns mätvärden till mätpunktens läge i det robotfasta koordinatsystemet.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att roboten styrs så att arbetspunkten hos ett på robothanden monterat arbets- verktyg berör nämnda punkter på kalibreringsobjektet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringsobjektet utgörs av en plan rektangulär platta, varvid nämnda punkter på kalibreringsobjektet utgöres av tre hörn på plattan.

H. Förfarande enligt något av föregående patentkrav vid en industrirobot där sensorn är av den typ som har ett mätorgan (23) som är anordnat roter- bart runt en rotationsaxel samt anordnat för mätning av avståndet mellan sensorn och ytan hos ett objekt i en med rotationsaxeln i huvudsak parallell riktning, k ä n n e t e c k n a t a v att rotationsaxelns orientering bestäms genom att mätningar av avståndet till kalibrerings- objektet utföres vid ett flertal rotationslägen hos mätorganet, att i beroende av dessa mätningar de vridningsvinklar hos robothanden bestäms, vilka orienterar rotationsaxeln mot ett sådant läge att skillnaderna mellan de mätta avstånden reduceras, att robothanden bringas att utföra dessa vridningar, samt att, när skillnaderna mellan de mätta avstånden understiger ett förutbestämt gränsvärde, varvid rotationsaxeln är vinkel- rät mot kalibreringsobjektets yta, robothandens orientering lagras.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav vid en industrirobot där sensorn är av den typ som har ett mätorgan (23) som är anordnat roter- bart runt en rotationsaxel samt anordnat för mätning av avståndet mellan sensorn och ytan av ett objekt i en med rotationsaxeln i huvudsak parallell riktning, varvid mätorganet är anordnat att bestämma sidoför- skjutningen hos en avståndsdiskontinuitet (41, 42) i en riktning som är i huvudsak vinkelrät mot radien från rotationsaxeln till mätpunkten, k ä n n e t e c k n a a a v att robothanden inställes med rotations- axelns skärningspunkt med kalibreringsobjektets yta i närheten av en kant hos objektet, att sidoförskjutningarna hos kanten bestäms med mätorganet roterat till två 180° sinsemellan förskjutna lägen. 14

6. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att avståndet mellan kanten och rotationsaxelns skärningspunkt med objektets yta beräknas ur de båda uppmätta sidoförskjutningarna.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att ett nolläge för mätorganets rotationsvinkel runt rotationsaxeln bestäms ur de båda uppmätta sidoförskjutningarna.

8. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att läget i två skilda riktningar hos rotationsaxelns skärningspunkt med kalibreringsobjektets yta bestäms genom att inställning av robothanden och bestämning av sidoförskjutningarna görs vid två skilda kanter hos kalibre- ringsobjektet.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav vid en industrirobot där sensorn har ett mätorgan (23) som är anordnat roterbart runt en rota- tionsaxel samt anordnat för mätning av avståndet mellan sensorn och ytan av ett objekt i en med rotationsaxeln i huvudsak parallell riktning, var- vid mätorganet är anordnat att bestämma sidoförskjutningen hos en av- ståndsdiskontinuitet (41, 42) i en riktning som är i huvudsak vinkelrät mot radien från rotationsaxeln till mätpunkten, k ä n n e t e c k n a t a v att för bestämning av parallellitetsfel mellan rotationsaxeln och riktningen mellan mätorganet och mätpunkten robothanden inställes med rotationsaxeln skärande kalibreringsobjektets yta nära en kant hos objektet, att sidoförskjutningen hos kanten bestämmes, att mätorganet roteras en förutbestämd vinkel, att sidoförskjutningen ånyo bestämmes, samt att ur ändringen i sidoförskjutningen ett mått på radien från rota- tionsaxeln till mätpunkten bestämmes, varefter sensorn förflyttas en för- utbestämd sträcka i avståndsled relativt objektet och förfarandet uppre- pas.

10. Förfarande enligt patentkraven 3, 4, 5, 6 och 8, k ä n n e t e c k - n a t a v att robothanden först styrs till ett första läge (D), där rotationsaxeln skär kalibreringsplattans yta ett stycke in på plattan, att i detta läge rotationsaxeln inställes så att den blir vinkelrät mot plat- tans yta, att sensorn med bibehållen orientering förflyttas till ett andra läge (E) där rotationsaxeln skär plattans plan nära en första kant (41) hos plattan, att i detta läge rotationsaxelns sidoförskjutning relativt kanten bestäms, att sensorn med bibehållen orientering förflyttas till ett O* 15 tredje läge (F) där rotationsaxeln skär plattans plan nära en andra, mot den första kanten vinkelrät, kant (42) hos plattan samt att i detta läge rotationsaxelns sidoförskjutning relativt nämnda andra kant bestäms.

11. Förfarande enligt patentkraven 9 och 10, k ä n n e t e c k n a t a v att bestämningen av parallellitetsfelet sker i ettdera av nämnda andra och tredje lägen.

12. Förfarande enligt patentkraven 7 och 10, k ä n n e t e c k n a t a v att ett nolläge för mätorganets rotationsvinkel bestäms i ettdera av nämnda andra och tredje lägen.