SE508161C2 - Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot - Google Patents
Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobotInfo
- Publication number
- SE508161C2 SE508161C2 SE9501137A SE9501137A SE508161C2 SE 508161 C2 SE508161 C2 SE 508161C2 SE 9501137 A SE9501137 A SE 9501137A SE 9501137 A SE9501137 A SE 9501137A SE 508161 C2 SE508161 C2 SE 508161C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- calibration
- robot
- position sensor
- tool
- parameters
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39025—Spheric tool interrupts transmitted calibration beam, in different configurations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
10
15
20
25
30
35
508 161 2
referensläge. Varje axels servosystem tillförs ett börvärde för
axelns vridningsvinkel eller linjära förflyttning, och axelns
drivmotor bringar roboten att röra sig till dess att det av
axelns lägesgivare indikerade axelläget överensstämmer med det
servosystemet tillförda börvärdet. För att verktygets läge och
orientering skall överensstämma med det önskade måste robotens
mekaniska struktur och de parametrar, s k kinematikparametrar,
som beskriver den vara kända med hög noggrannhet. Eftersom
kinematikparametrarna ej är exakt lika för varje robot måste de
individuella avvikelserna från en ideal robot, dvs robotens
kinematiska felparametrar, vara kända om hög noggrannhet skall
uppnås.
Exempel på kinematiska felparametrar är variationer i armarnas
längd, s k armlängdsfel, snedheter i vridningsaxlarna i
förhållande till varandra, s k axelattitydfel och sidoför-
skjutningar hos axlarna i förhållande till varandra, s k axel-
offsetfel. Dessa avvikelser uppstår vid tillverkningen av de
olika mekaniska komponenterna och vid hopmonteringen av dessa.
Därtill kommer även att den av en axels lägesgivare indikerade
vinkeln med stor noggrannhet måste överensstämma med den
verkliga vridningsvinkeln hos den arm som styrs med hjälp av
axeln i fråga, s k vinkeloffsetvärde. För bestämning av en
enskild robots avvikelse från en ideal robot används olika
former av kalibreringsförfaranden.
Genom den svenska patentskriften 9303757 är en kalibreringsmetod
känd vid vilken man använder sig av en sfärisk kalibreringskropp
med känd radie. Ett på robothanden monterat kalibreringsverktyg,
innefattande en sfär med känd radie, förs till kontakt med
kalibreringskroppen i ett antal skilda robotkonfigurationer. När
kalibreringsverktyget och kalibreringskroppen är i kontakt med
varandra avläses och lagras lägesgivarsignalerna. Därefter
beräknas robotens kalibreringsparametrar med utgångspunkt från
robotens kinematiska-ekvationer,
axelläge och lägesgivarsignal, den kända radien samt de avlästa
och lagrade lägesgivarsignalerna.
en modell över sambandet mellan
10
15
20
25
30
35
3 5,08 161
Nackdelarna med denna kalibreringsmetod är att roboten måste
uppsöka kontakt med kalibreringsverktyget och att kalibrerings-
kroppen har en begränsad utsträckning. Vid den upprepade
kontakten mellan roboten och kalibreringskroppen kan det byggas
upp mekaniska spänningar i roboten som i sin tur kan leda till
ett osäkert kalibreringsresultat. Att avläsningen sker vid
mekanisk kontakt mellan kalibreringsverktyget och kalibrerings-
kroppen leder till variationer i avläsningsläget, t ex kan
kalibreringskroppen fjädra något vid kontakten med
kalibreringsverktyget. Kalibreringskroppens begränsade ut-
sträckning minskar möjligheterna att variera robot-
konfigurationerna vilket i sin tur påverkar noggrannheten i
kalibreringen.
SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN
Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för
kalibrering av en industrirobot där mekanisk kontakt mellan
kalibreringsverktyget och en yttre kropp ej behövs, och som ger
en större frihet att vid kalibreringen variera robotens kon-
figurationer och därmed ger en bättre noggrannhet.
Uppfinningen avser även att åstadkomma ett industrirobotsystem
med organ för genomförande av det nyss nämnda förfarandet.
Vad som kännetecknar ett förfarande och ett industrirobotsystem
enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.
FIGURBESKRIVNING
Figur 1 visar schematiskt en industrirobot med ett kalibrerings-
verktyg och en kalibreringanordning enligt uppfinningen.
Figur 2 visar en vertikal kalibreringsstràle i robotens
baskoordinatsystem.
Figur 3a - 3c visar exempel på olika konfigurationer som kan
intas av roboten vid genomförandet av kalibreringsförfarandet.
10
15
20
25
30
35
508 161 4
Figur 4 visar uppbyggnaden av ett industrirobotsystem med organ
för genomförande av kalibreringsförfarandet.
Figur 5 visar i form av ett flödesschema ett exempel på ett
program för automatiskt genomförande av kalibreringsförfarandet.
Figur 6 visar i form av ett flödesschema principen för
genomförandet av de beräkningar med vars hjälp som resultat av
kalibreringsförfarandet kalibreringsparametrarna erhålles.
Figur 7 åskådliggör kalibreringsparametrarna för en robotaxel.
BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER
Figur 1 visar ett exempel på en känd industrirobot vilken med
fördel kan kalibreras med förfarandet och anordningen enligt
uppfinningen. På ett underlag 1 är robotens fot 2 fast monterad.
Roboten har en första arm 3, som är vridbar i förhållande till
foten 2 runt en vertikal axel Al. I den första armens övre ände
är en andra robotarm 4 lagrad och vridbar i förhållande till den
första armen runt en andra axel A2. I den andra armens ytterände
är en tredje arm 5 lagrad och vridbar i förhållande till den
andra armen runt en axel A3. Den tredje robotarmen 5 består av
två delar Sa och 5b, varvid den yttre delen 5b är vridbar i
förhållande till den inre delen 5a runt en med armens längdaxel
sammanfallande vridaxel A4. Den tredje armen 5 uppbär i sin
yttre ände en fjärde arm 6, vilken är vridbar runt en mot den
tredje armens längdaxel vinkelrät vridningsaxel A5. Den fjärde
armens yttre del utgörs av ett verktygsfäste 6a som är vridbart
i förhållande till den fjärde armens inre del runt en vridnings-
axel A6. Vridningsvinklarna i de sex vridningsaxlarna A1...A6
betecknas i figuren med 9lm96. Den fjärde armen och verktygs-
fästet kallas för robotens hand. På verktygsfästet är ett
kalibreringsverktyg 7 monterat. Kalibreringsverktyget 7 uppbär i
sin yttre ände en sfärisk kropp 7a, vars radie r är känd.
Kalibreringsverktygets längd ll och offset lg är känd.
Robotens styrenhet 8 innefattar på känt sätt en datorutrustning
med erforderliga minnen för program och andra data, drivorgan
10
15
20
25
30
35
s 508 161
för de olika robotaxlarnas drivmotorer samt erforderlig
matningsutrustning. Styrenheten är förbunden med en
programmeringsenhet 9 för programmering och övrig betjäning av
roboten.
En kalibreringsanordning 10 är anordnad i robotens arbetsområde
och innefattar en sändare 11 som sänder ut en kalibreringsstràle
12 i form av en laserstràle och en avbrottsdetektor 13 som
detekterar och genererar en utsignal vid avbrott i kalibrerings-
stràlen 12. Kalibreringsstràlen är anordnad parallell med
vridningsaxeln Al. Kalibreringsanordningen innefattar vidare ett
stativ 14 som bär upp sändaren 11 och avbrottsdetektorn 13. En
ledning 15 är anordnad för överföring av utsignalen fràn
avbrottsdetektorn 13 till styrenheten 8.
Figur 2 visar robotens baskoordinatsystem (x,y,z), som är ett
ortogonalt koordinatsystem med z-axeln sammanfallande med
vridningsaxeln A1 och med x-axeln och y-axeln i förutbestämda
riktningar relativt robotfoten 2. Centrum i den sfäriska kroppen
7a har koordinaterna (xS,yS,zS). Kalibreringsstràlen är
parallell med z-axeln. Koordinaterna x0 och yo är kalibrerings-
stràlens skärning med xy-planet. Dessa tvá koordinater utgör tvá
obekanta parametrar och måste adderas till det antal
kalibreringsparametrar som skall kalibreras.
Vid kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen genomförs ett
antal mätningar. Antalet mätningar skall vara minst lika stort
som antalet obekanta parametrar, dvs antalet kalibrerings-
parametrar som ska kalibreras plus tvà. Antalet mätningar kan
dock med fördel vara större, gärna betydligt större, varigenom
en ökad noggrannhet hos kalibreringen kan uppnås. Kalibrerings-
förfarandet enligt uppfinningen tenderar också att ge ökad
noggrannhet ju större skillnaderna mellan använda robotkon-
figurationer är.
Vid kalibreringen körs kalibreringsverktyget mot stràlen tills
avbrottsdetektorn detekterar avbrott i stràlen. Då gäller att
avståndet mellan centrum i den sfäriska kroppen 7a och stràlen
10
15
20
25
30
35
508 161 'ef
12 är lika med sfärens radie r. Sfärens ekvation ger följande
samband:
(XS - x0>2 + (vs - yo>2 = r2 <1;
Vid varje mätning körs roboten först - manuellt eller
automatiskt - till en konfiguration där kalibreringsverktyget 7
befinner sig i en punkt pá något avstånd från kalibrerings-
strálen. Roboten körs därefter sà att kalibreringsverktyget rör
sig i riktning mot kalibreringsstrálen till dess avbrotts-
detektorn 13 detekterar att stràlen har avbrutits. Rörelsen
avbryts när avbrott har detekterats. När avbrott har erhållits
avläses och lagras utsignalerna från robotens lägesgivare.
Mätningar genomförs på ett antal olika punkter på kalibrerings-
strálen med skilda konfigurationer hos roboten. Robotens
konfiguration definieras av dess axelvinklar, och en kon-
figuration skiljer sig fràn en annan om åtminstone någon av
axelvinklarna ändrats. I figur 3a - 3c visas exempel på tre
'olika robotkonfigurationer vid mätning av tre olika punkter på
kalibreringsstrálen 12.
Noggrannheten hos kalibreringen kan ökas genom att kalibrerings-
parametrarna beräknas flera gånger med kalibreringsstrálen i
varierande positioner i robotens arbetsområde. Kalibrerings-
parametrarna kan t ex beräknas som ett medelvärde av de för de
olika positionerna beräknade kalibreringsparametrarna.
Som lägesgivare vid industrirobotar används vanligen resolvrar,
och kalibreringsförfarandet enligt uppfinningen skall i det
följande beskrivas tillämpat på en industrirobot med denna typ
av lägesgivare. Uppfinningen kan dock tillämpas vid robotar med
andra typer av lägesgivare. De kalibreringsparametrar som
behöver identifieras är för varje frihetsgrad hos roboten:
OY, OZ)
- Snedhet hos armlänkens vridningsaxel (Y, P)
- Offsetkoordinat för armlänk (OX,
- Vinkeloffsetvärde hos vridningsaxelns lägesgivare (K2)
10
15
20
25
30
35
508 161
- Koordinaterna för kalibreringsstràlens skärning med xy -
planet (xo, yo)
För en 6-axlig robot ger detta totalt 38 parametrar som skall
identifieras. Totalt krävs således 38 posítioneringar mot
kalibreringsstràlen. Vid varje positionering avläses robotens
lägesgivare.
Robotens kinematiska modell, dvs sambandet mellan koordinaterna
för kalibreringsverktygets läge, i detta exempel sfärens
(x5,yS,zS), och robotens armvinklar kan
centrumkoordinater
uttryckas genom:
fx X3
fy (6) ys (2)
fz = ZS
Armvinkeln (9) kan uttryckas i lägesgivarnas utslag G>genom
6= Kl
där
- Kl är utväxlingen i transmissionen mellan armvinkel och
lägesgivare. (Kl är känt)
- K2 är ett okänt vinkeloffsetvärde.
Ekvation 1 och 2 ger:
- xo>2 + (fyw) - yo>2 = r2 <4)
Efter insättning av uttrycket för armvinkel 9 och de avlästa
värdena för lägesgivarna G>för det aktuella mätparet kan
ekvationen uttryckas
9(K21, K22, K23,
OXl, OX2, OX3, OX4,
OYl, OY2, OY3, OY4,
K24, K25, K26,
OX5, OX6,
OY5, OY6,
10
15
20
25
30
35
508 161
s
oz1, ozz, oz3, oz4, ozs, oze,
Yl, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6,
P1, P2, P3, P4, P5, P6, xo, yo) = r2
Eller skrivet på kompaktare skrivsätt
g(K2, ox, oy, oz, Y, P, oo) = r2
På så sätt genereras minst 38 ekvationer.
Beräkningen av de okända kalibreringsparametrarna ur det icke-
linjära ekvationssystemet kan göras enligt följande:
Först ansätts preliminära värden på kalibreringsparametrarna.
Vinkeloffsetvärdena K2 kan erhållas genom att roboten förs till
ett utgångsläge, varefter nonieskalor på varje axel avläses och
skillnaderna mellan de avlästa värdena och resolvervinklarna
bildas. I detta läge bestäms även utgàngsvarvtalet för
resolvrarna (varvtalet nollställs), och xg, yg, uppskattas. De
övriga kalibreringsparametrarna ansätts till noll (nominell
robot). För varje mätning j beräknas avståndet mellan
kalibreringsverktygets centrum och sfärens centrum utgående från
de avlästa resolvervärdena och från robotens kinematiska modell.
Skillnaden sj mellan det sålunda beräknade värdet och det kända
avståndet r bildas. När dessa skillnader bildats för alla
mätparen bestäms en storhet 8 ='J812 + 822 +....+ 8382.
Storheten 8 jämförs därefter med ett förutbestämt toleransvärde.
Om 8 är större än detta värde justeras de ansatta värdena enligt
Newton-Gauss algoritm för lösning av överbestämda icke-linjära
ekvationssystem, och det ovanstående förfarandet upprepas ända
till dess att E understiger toleransvärdet. Till slut lagras de
sålunda bestämda kalibreringsparametrarna för användning för att
under drift korrigera robotens position.
För att det skall vara möjligt att bestämma de okända
parametrarna måste antalet mätningar vara minst lika stort som
antalet parametrar som skall kalibreras. I det ovan beskrivna
fallet har antagits att alla robotens sex axlar skall kalibreras
10
15
20
25
30
35
9 asos 161
och det minsta möjliga antalet mätningar, nämligen 2 + 6-6 = 38,
har antagits. Det kan dock vara lämpligt att utföra ett
väsentligt större antal mätningar med skilda konfigurationer,
vilket har visat sig ge en förbättrad noggrannhet vid
kalibreringen.
Figur 4 visar principiellt uppbyggnaden av ett industrirobot-
system med styrorgan för automatiskt genomförande av det ovan
beskrivna kalibreringsförfarandet. Roboten 2-6 är pá ovan
beskrivet sätt försedd med ett kalibreringsverktyg 7. Av
styrenheten är i figur 4 visad en programexekverare 20, vilken
pà känt sätt bringar roboten att utföra ett inlagrat program. I
ett första minne 21 är robotens kinematiska modell inlagrad. I
ett andra minne 22 är rörelseprogrammet för kalibrerings-
proceduren inlagrat. I ett tredje minne 23 lagras före den
automatiska kalibreringsproceduren in värden pà de preliminära
kalibreringsparametrarna_ Ett fjärde minne 24 är avsett för
inlagring av de vid varje mätning under kalibreringsförfarandet
avlästa resolvervärdena. I ett femte minne 25 inlagras före det
automatiska kalibreringsförfarandet erforderliga grunddata sàsom
kalibreringsverktygets längd 11 och offset 12 och radie r.
Styrutrustningen innefattar vidare beräkningsorgan 26, vilka,
när samtliga mätningar verkställts, med ledning av de avlästa
resolvervärdena, den kinematiska modellen samt av grunddata frán
det femte minne 25 pà ovan beskrivet sätt beräknar kalibrerings-
parametrarna. Styrutrustningen avger erforderliga styrsignaler
CS till roboten och erhàller fràn roboten resolvervärden TS.
Robotens styrenhet innefattar vidare ett organ 27 som genererar
en stoppsignal till roboten när utsignalen från avbrotts-
detektorn 13 indikerar att kalibreringsstrálen 12 är avbruten.
Före kalibreringen inlagras, t ex en gàng för alla, ett
kalibreringsprogram i minnesarean 22. Programmet är anordnat att
styra robotens rörelser och övriga funktioner under
kalibreringsproceduren. Vidare inlagras i minnesarean 23
preliminära värden för kalibreringsparametrarna och i minnes-
arean 25 radie r hos kalibreringsverktyget. Uppbyggnaden av
kalibreringsprogrammet visar i figur 5. Storheten j anger den
10
15
20
25
30
35
508 161
10
aktuella mätningen och det förutsätts att M mätningar skall
göras. Efter start av programmet - ST - sätts j = 1. Därefter
lagras i utrustningens arbetsminne kalibreringsverktygets radie
r (STO r) samt koordinater för en utgångspunkt (blocket STO Pj).
Denna information anger i vilken riktning kalibreringsverktyget
skall förflyttas från utgångspunkten för att nà kalibrerings-
stràlen. Härefter förflyttas roboten - blocket GTS - i riktning
mot kalibreringsstràlen. I blocket CO? avkänns om strálen har
avbrutits. Om svaret är nej fortsätts förflyttningen, och om
svaret är ja inlagras i minnesarean 24 resolvervärdena
blocket STO Gfij (i = axelnummer). Härefter undersöks i blocket j
= M? om alla önskade mätningar genomförts. Om så icke är fallet
sätts j = j + l och nästa mätning utförs. När alla mätningarna
utförts, dvs då j = M går programmet vidare till ett beräknings-
förfarande, DET par, där kalibreringsparametrarna bestäms. De
sålunda bestämda parametrarna lagras därefter - STO par - för
senare användning vid drift av roboten. Härefter avslutas
programmet - blocket SP.
Figur 6 visar mera i detalj uppbyggnaden av funktionsblocket DET
Beräkningen börjar med en avläsning av aktuella värden pá
blocket RE par.
par.
kalibreringsparametrarna, Första gången hämtas
dessa värden från minnesarean 23, där de preliminära
kalibreringsparametrarna lagrats. Därefter sätts j = l, dvs den
första mätningen väljes. Kalibreringsverktygets radie r lagras i
arbetsminnet. De för denna mätning avlästa och lagrade resolver-
värdena Qßj avläses. Detta utförs i blocken RB r och RE Öij.
Härefter beräknas avståndet Cj mellan kalibreringsverktygets
centrum och kalibreringsstràlen för den aktuella mätningen
utgående från robotens kinematiska modell. Därefter bildas
skillnaden sj = Cj - r. Därefter sker - j = M? - en avkänning av
om alla mätningar genomlöpts. Om så icke är fallet sätts j = j +
1 och motsvarande beräkning genomförs för nästa mätning. När
alla mätningar genomlöpts är j = M och en storhet
E ='¶812 + 822 +....+ 3392 bildad. Om denna storhet uppgår till
eller överstiger ett förutbestämt toleransvärde T är detta en
indikation pà att de använda värdena för kalibrerings-
parametrarna är felaktiga. I så fall justeras dessa värden, t ex
enligt den ovan nämnda Newton-Gauss algoritm, i blocket ADJ par,
10
15
20
25
30
35
11 508 161
varefter beräkningen upprepas. Detta förfarande upprepas med
successiva justeringar av kalibreringsparametrarna och
efterföljande bestämningar av felet 8 ända till dess att
sistnämnda storhet understiger den förutbestämda toleransnivàn.
När så är fallet går programmet vidare till nästa block i figur
6, där de senast använda värdena på kalibreringsparametrarna
lagras.
Figur 7 visar kalibreringsparametrar för en robotaxel. Figuren
visar en axels nominella koordinatsystem Xnøm, Ynom, Znom samt
dess verkliga koordinatsystem Xact, Yact, Zact. Det senare
avviker från det förra med ett offsetfel och med ett attitydfel.
Som visas i figur 7a anges läget hos origo i det verkliga
koordinatsystemet i förhållande till origo hos det nominella
koordinatsystemet genom en vektor OE. Denna vektor har tre
komponenter och uttrycks i det nominella koordinatsystemet.
Som visas i figur 7b har det verkliga koordinatsystemet ett
attitydfel i förhållande till det nominella systemet. Tre
vinklar krävs för att rotera det verkliga systemet till
överensstämmelse med det nominella, och dessa tre vinklar anger
attitydfelet.
Offsetvektorns OE tre komponenter samt attitydfelets tre vinklar
utgör den aktuella robotaxelns sex kalibreringsparametrar.
I en föredragen utföringsform placeras kalibreringsstràlen
parallellt med något av xy-, yz- eller xz-planet i robotens
baskoordinatsystem. Kalibreringsstrálen kan också placeras
fullständigt godtyckligt inom robotens arbetsområde men då
tillkommer ytterliggare två parametrar som behöver identifieras,
nämligen riktningstalen kx och ky, som definierar strálens
riktning.
I ovanstående utföringsexempel har en laserstràle använts som
kalibreringsstråle, men andra typer av strålar kan användas t ex
en IR-stràle.
10
15
20
25
508 161 12
I utföringsexemplet ovan har beräkningsorgan tillhörande
robotens styrsystem använts för beräkning av kalibrerings-
parametrarna. Det är givetvis även möjligt att använda andra
beräkningsorgan anordnade utanför roboten.
Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till en
industrirobot med enbart roterande axlar, men uppfinningen kan
med samma fördel tillämpas pá robotar med enbart linjära axlar
eller med en kombination av linjära och roterande axlar. Likasà
är förfarandet enligt uppfinningen tillämpligt pà robotar med
ett annat antal axlar än det ovan beskrivna. Ovan har vidare
beskrivits hur förfarandet används för kalibrering av samtliga
axlar hos roboten. Det kan ibland vara lämpligt att avstå fràn
kalibrering av någon eller några av robotaxlarna. För att uppnå
största möjliga variation mellan de använda robotkon-
figurationerna kan roboten förses med flera kalibreringsstràlar
anordnade pà skilda ställen inom robotens arbetsområde, vilka
ställen är sà valda att största möjliga skillnader erhålles
mellan robotkonfigurationerna vid de olika mätningarna.
Ovan har beskrivits hur sex kalibreringsparametrar bestäms för
varje robotaxel. Antalet kan vara större, t ex om man vid
kalibreringen även önskar ta hänsyn till olineariteter hos
axelns lägesgivare. Antalet kan även vara mindre, t ex om man
erfarenhetsmässigt vet att någon eller nàgra kalibrerings-
parametrar är kända eller av försumbar storlek.
Claims (4)
1. Förfarande för kalibrering av en industrirobot (2-6), vilken har ett flertal rörelseaxlar (A1-A6) med för var och en av nämnda axlar en lägesgivare anordnad att avge en utsignal som definierar axelns aktuella läge, en robothand (6) för uppbärande av ett verktyg, samt ett styrsystem (8) för styrning av robothandens läge och orientering i enlighet med ett program, varvid a) roboten förses med ett av robothanden uppburet kalibrerings- verktyg (7) innefattande en sfär (7a) med känd radie (r), k ä n n e t e c k n a t a v att ett antal kalibreringsparametrar för roboten bestämmes genom att b) ett organ (11) anordnas att sända ut en kalibreringsstràle inom robotens arbetsområde (12), samt ett till styrsystemet amslutet organ (13) som detekterar avbrott i kalibreringsstràlen, c) kalibreringsverktyget körs mot kalibreringsstràlen, d) när avbrott i kalibreringsstràlen detekteras avläses och lagras utsignalerna från robotens lägesgivare, e) momenten c och d upprepas ett antal gånger minst lika med antalet kalibreringsparametrar plus två och med skilda konfigurationer hos roboten, och f) kalibreringsparametrarna beräknas utgående från 1) robotens kinematiska ekvationer, 2) en modell över sambandet mellan axelläge och lägesgivarsignal, 3) de avlästa och lagrade lägesgivarsignalerna, 4) den kända radien. 10 15 20 25 30 508 161 V1
2) Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att kalibreringsstrálen anordnas parallellt med något plan (XY, XZ, YZ) i robotens baskoordinatsystem.
3. Kalibreringsanordning för genomförande av förfarandet enligt patentkrav 1 för en industrirobot (2-6) som har - ett flertal rörelseaxlar med för var och en av nämnda axlar en lägesgivare anordnad att avge en utsignal som definierar axelns aktuella läge, - en robothand (6) för uppbärande av ett verktyg, - ett styrsystem för styrning av robothandens läge och orientering i enlighet med ett program och anordnat att motta lägesgivarnas utsignaler, _ där kalibreringsanordningen innefattar - ett kalibreringsverktyg (7) försett med en sfär (7a) med känd radie (r) och anordnat att uppbäras av robothanden, k ä n n e t e c k n a d a v att den vidare innefattar - ett organ (11) som sänder ut en kalibreringsstràle (12) inom robotens arbetsområde, - ett organ (13) som detekterar avbrott i kalibrerings- strálen för anslutning till styrsystemet och för initiering av avläsning och lagring av utsignalerna från robotens lägesgivare. - beräkningsorgan (26) anordnade att beräkna ett antal kalibreringsparametrar utgående frán l) robotens kinematiska ekvationer, 2) en modell över sambandet mellan axelläge och lägesgivarsignal, 3) de avlästa och lagrade lägesgivarsignalerna.
4) den kända radien (r). 4) Kalibreringsanordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att kalibreringsstràlen utgörs av en ljusstråle.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9501137A SE508161C2 (sv) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot |
US08/930,008 US5907229A (en) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot |
DE69602745T DE69602745T2 (de) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Verfahren und einrichtung zum eichen der bewegungen eines industrieroboters |
PCT/SE1996/000376 WO1996030171A1 (en) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot |
ES96909424T ES2136398T3 (es) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Metodo y dispositivo para la calibracion de ejes de movimiento de un robot industrial. |
JP8529259A JPH11502776A (ja) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | 多軸工業ロボットの較正の装置と方法 |
EP96909424A EP0824393B1 (en) | 1995-03-30 | 1996-03-26 | Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9501137A SE508161C2 (sv) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9501137D0 SE9501137D0 (sv) | 1995-03-30 |
SE9501137L SE9501137L (sv) | 1996-10-01 |
SE508161C2 true SE508161C2 (sv) | 1998-09-07 |
Family
ID=20397737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9501137A SE508161C2 (sv) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5907229A (sv) |
EP (1) | EP0824393B1 (sv) |
JP (1) | JPH11502776A (sv) |
DE (1) | DE69602745T2 (sv) |
ES (1) | ES2136398T3 (sv) |
SE (1) | SE508161C2 (sv) |
WO (1) | WO1996030171A1 (sv) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000035639A1 (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-22 | Robotkonsult Ab | Method for cell alignment and identification and calibration of robot tool |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU9112598A (en) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Proteus Corporation | Laser calibration of robotics systems |
US6417638B1 (en) * | 1998-07-17 | 2002-07-09 | Sensable Technologies, Inc. | Force reflecting haptic interface |
US6489741B1 (en) * | 1998-08-25 | 2002-12-03 | Genmark Automation, Inc. | Robot motion compensation system |
DE19854011A1 (de) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Knoll Alois | Einrichtung und Verfahren zum Vermessen von Mechanismen und ihrer Stellung |
US6519860B1 (en) * | 2000-10-19 | 2003-02-18 | Sandia Corporation | Position feedback control system |
DE10153049B4 (de) * | 2001-10-26 | 2007-03-08 | Wiest Ag | 3D-Koordinationssystem |
WO2003059580A2 (de) * | 2002-01-15 | 2003-07-24 | Thomas Pagel | Einmessvorrichtung und verfahren zum einmessen eines arbeitspunktes von werkzeugen für industrieroboter |
KR100485348B1 (ko) * | 2002-07-09 | 2005-04-27 | 삼성전자주식회사 | 로봇의 캘리브레이션 방법 |
AU2003265634A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Integrated Dynamics Engineering, Inc. | Substrate processing system |
US7411576B2 (en) | 2003-10-30 | 2008-08-12 | Sensable Technologies, Inc. | Force reflecting haptic interface |
DE102004010312B8 (de) * | 2004-03-03 | 2009-07-30 | Advintec Gmbh | Verfahren zum Einmessen eines Arbeitspunktes |
JP3752251B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2006-03-08 | シャープ株式会社 | 自走式移動車 |
JP2008522836A (ja) * | 2004-10-25 | 2008-07-03 | ユニバーシティ・オブ・デイトン | 運動学的ロボット・モデル・パラメータ決定によって多関節ロボットにおいて改善された精度を提供する方法及びシステム |
US20080252248A1 (en) * | 2005-01-26 | 2008-10-16 | Abb Ab | Device and Method for Calibrating the Center Point of a Tool Mounted on a Robot by Means of a Camera |
DE102007023585B4 (de) | 2007-05-16 | 2009-08-20 | Esab Cutting Systems Gmbh | Einrichtung und Verfahren zum Einmessen von Schwenkaggregaten, insbesondere an Schneidmaschinen |
US7623230B2 (en) * | 2007-10-23 | 2009-11-24 | Nokia Corporation | Optical sensor calibration |
WO2009084630A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Ulvac, Inc. | 搬送ロボットの診断システム |
FR2928289B1 (fr) * | 2008-03-05 | 2010-05-07 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de controle de la geometrie d'une machine a commande numerique pour l'usinage 5 axes. |
FR2928387B1 (fr) * | 2008-03-10 | 2012-11-16 | Westline | Procede et systeme de calibration automatique des engins de terrassement |
KR20110009658A (ko) * | 2008-03-21 | 2011-01-28 | 배리에이션 리덕션 솔루션즈, 아이앤씨. | 로봇 정확도 향상을 위한 외부 시스템 |
CN102087096B (zh) * | 2010-11-12 | 2012-07-25 | 浙江大学 | 一种基于激光跟踪测量的机器人工具坐标系自动标定装置及方法 |
DE102014215321A1 (de) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Robotersystem und Verfahren zum Kalibrieren von Achsen eines Roboters |
CN104608129B (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 江南大学 | 基于平面约束的机器人标定方法 |
CN104833324A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-08-12 | 江南大学 | 一种基于测量头的机器人标定方法 |
US10547796B2 (en) | 2015-07-14 | 2020-01-28 | Industrial Technology Research Institute | Calibration equipment and calibration method of a mechanical system |
US10065319B2 (en) * | 2015-11-30 | 2018-09-04 | Delta Electronics, Inc. | Tool calibration apparatus of robot manipulator |
TWI589414B (zh) * | 2015-11-30 | 2017-07-01 | 台達電子工業股份有限公司 | 機械手臂之工具校正裝置 |
DE102017004433B4 (de) * | 2017-05-08 | 2019-03-14 | Kuka Deutschland Gmbh | Roboterjustage |
CN108927825B (zh) * | 2018-08-16 | 2019-11-01 | 居鹤华 | 基于轴不变量的多轴机器人结构参数精测方法 |
CN109176517B (zh) * | 2018-09-10 | 2021-04-30 | 武汉久同智能科技有限公司 | 基于末端名义点约束的串联工业机器人连杆参数标定方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4676002A (en) * | 1984-06-25 | 1987-06-30 | Slocum Alexander H | Mechanisms to determine position and orientation in space |
US4714339B2 (en) * | 1986-02-28 | 2000-05-23 | Us Commerce | Three and five axis laser tracking systems |
DE3717459A1 (de) * | 1987-05-23 | 1988-12-01 | Zeiss Carl Fa | Handgefuehrtes koordinatenmessgeraet |
US5177563A (en) * | 1989-02-01 | 1993-01-05 | Texas A&M University System | Method and apparatus for locating physical objects |
GB8909357D0 (en) * | 1989-04-25 | 1989-06-14 | Renishaw Plc | Position determining apparatus |
US4980626A (en) * | 1989-08-10 | 1990-12-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for positioning a robotic end effector |
US5086401A (en) * | 1990-05-11 | 1992-02-04 | International Business Machines Corporation | Image-directed robotic system for precise robotic surgery including redundant consistency checking |
US5305091A (en) * | 1992-12-07 | 1994-04-19 | Oreo Products Inc. | Optical coordinate measuring system for large objects |
SE501867C2 (sv) * | 1993-11-15 | 1995-06-12 | Asea Brown Boveri | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp |
GB9401692D0 (en) * | 1994-01-28 | 1994-03-23 | Renishaw Plc | Performing measurement or calibration on positioning machines |
US5802201A (en) * | 1996-02-09 | 1998-09-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Robot system with vision apparatus and transparent grippers |
US5783834A (en) * | 1997-02-20 | 1998-07-21 | Modular Process Technology | Method and process for automatic training of precise spatial locations to a robot |
-
1995
- 1995-03-30 SE SE9501137A patent/SE508161C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-03-26 EP EP96909424A patent/EP0824393B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-26 US US08/930,008 patent/US5907229A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-26 JP JP8529259A patent/JPH11502776A/ja active Pending
- 1996-03-26 ES ES96909424T patent/ES2136398T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-26 WO PCT/SE1996/000376 patent/WO1996030171A1/en active IP Right Grant
- 1996-03-26 DE DE69602745T patent/DE69602745T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000035639A1 (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-22 | Robotkonsult Ab | Method for cell alignment and identification and calibration of robot tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11502776A (ja) | 1999-03-09 |
US5907229A (en) | 1999-05-25 |
EP0824393B1 (en) | 1999-06-02 |
EP0824393A1 (en) | 1998-02-25 |
DE69602745T2 (de) | 2000-03-16 |
DE69602745D1 (de) | 1999-07-08 |
ES2136398T3 (es) | 1999-11-16 |
SE9501137L (sv) | 1996-10-01 |
WO1996030171A1 (en) | 1996-10-03 |
SE9501137D0 (sv) | 1995-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE508161C2 (sv) | Förfarande och anordning för kalibrering av rörelseaxlar hos en industrirobot | |
SE501867C2 (sv) | Förfarande och system för kalibrering av en industrirobot utnyttjande en sfärisk kalibreringskropp | |
JP5632036B2 (ja) | Cnc工作機械の誤差を補正する装置 | |
JP3326175B2 (ja) | 産業用ロボットの運動軸の較正方法及び装置 | |
JP5946859B2 (ja) | 力に応じて動かすロボットのロボット制御装置およびロボットシステム | |
JP6787294B2 (ja) | ロボットシステム、制御方法、及びロボット | |
US9457475B2 (en) | Robotic placement and manipulation with enhanced accuracy | |
CN110612181A (zh) | 机器人引导通过编程期间控制工业机器人的方法和工业机器人 | |
JP2019013984A (ja) | 速度一定が要求されるアプリケーションにおいて学習制御を行うロボット及びその制御方法 | |
US11141855B2 (en) | Robot system, method of controlling robot arm, recording medium, and method of manufacturing an article | |
JP2018128986A (ja) | 経路補正方法及び多軸加工機の制御装置 | |
JP2019123073A (ja) | ロボットシステム、ロボットアームの制御方法、プログラム、記録媒体、及び物品の製造方法 | |
JP2013094934A (ja) | ロボット | |
EP3444079B1 (en) | Method and robotic system for operating a hand-guided robot | |
JPH06143171A (ja) | ロボット | |
JP2000055664A (ja) | 姿勢を計測する機能を持つ多関節型ロボット・システム、ターン・テーブルを校正基準に用いてジャイロの計測精度を検証する方法及びシステム、及び、n軸で構成されるターン・テーブルのキャリブレーションを行う装置及び方法 | |
JP2019093504A (ja) | 物品の製造方法及びロボットシステム | |
JP2024512827A (ja) | 適応コンプライアンスに基づいたロボット組立のためのシステムおよび方法 | |
US20210146542A1 (en) | Control method for robot system | |
JP6896824B2 (ja) | ロボット装置、ロボットシステム、ロボット装置の制御方法、ロボット装置を用いた物品の製造方法、情報処理装置、情報処理方法、制御プログラム及び記録媒体 | |
EP0440588A1 (en) | A system for monitoring the parameters of movement of industrial robots and the like | |
Nikitin et al. | Trends in control of NC machines | |
Maťuga | Control and positioning of robotic arm on CNC cutting machines and their applications in industry | |
JPS618236A (ja) | 移動体制御装置 | |
JPS59103106A (ja) | マニプレ−タ制御方法および装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |