[发明专利]基于激光测距的工业机器人校准系统与方法

权利要求书

1.一种基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：

所述方法采用基于激光测距的工业机器人校准系统，所述系统包括：

校准头，安装于机器人末端，随所述机器人末端一同移动；

校准座，置于所述机器人末端移动空间正下方，为校准提供空间位置基准；

处理器，同时连接所述校准头和机器人控制器，用于完成校准控制；

所述校准头包括测头、水平驱动部件、垂直驱动部件，所述垂直驱动部件通过与机器人末端相连并定位，所述水平驱动部件与所述垂直驱动部件相连，所述测头安装于所述水平驱动部件的转轴上，当所述垂直驱动部件旋转时，带动所述水平驱动部件和所述测头一起在水平面内绕垂直轴线转动；当所述水平驱动部件旋转时，带动所述测头绕水平轴线转动；

所述的测头内设有三个激光测距传感器，其中：三个激光测距传感器的测量线互成90度，并汇聚为一点；

所述的校准座设有反射体，为所述测头的三个所述激光测距传感器提供反射测量面；

所述方法包括如下步骤：

S1：由机器人控制器发出指令，控制机器人末端移动到校准点位置后，向校准系统的处理器发出校准指令；

S2：处理器接收到机器人控制器的校准指令后，首先判断测头目前的方位是否符合测量要求：如果测头方位不符合要求，则控制水平驱动部件或者垂直驱动部件转动，使得测头达到测量要求的方位；如果测头方位符合要求，则直接进入下一步S3；

S3：处理器发出采样命令，同步获取三个激光测距传感器的测量值，并对所述测量值进行处理，计算得出此时测头中心的空间坐标；

S4：处理器对测头中心的空间坐标进行转换，计算得出机器人末端的空间三维坐标；

S5：处理器将上述计算得出的机器人末端空间三维坐标与机器人提供的三维坐标进行比较，得出其偏差，自动保存，并传输到机器人控制器之中。

2.根据权利要求1所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：三个所述激光测距传感器，其中：

一个垂直布置的激光测距传感器，其测量线向下且与水平驱动部件的转轴垂直；

两个水平布置的激光测距传感器，其测量线与水平驱动部件转轴处于同一个平面，且两个激光测距传感器测量线成90度，两个测量线的反向汇聚点与垂直布置的激光测距传感器测量线相交于同一点。

3.根据权利要求2所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述激光测距传感器为非接触式绝对位移传感器。

4.根据权利要求1所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述的校准座上设置多个反射体，反射体的数量等于机器人校准点的数量，每一个校准点安装一个反射体。

5.根据权利要求4所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述的校准座使得所有反射体均处于机器人轨迹空间的外围，不影响机器人的自身移动。

6.根据权利要求5所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：

对于处于机器人轨迹空间角点位置的反射体，采用直角反射体；

对于处于机器人轨迹空间长边位置的反射体，采用矩形反射体。

7.根据权利要求1所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述的反射体由轻质金属材料整体制造而成，而且具有三个正交的反射面，为测头里的三个激光测距传感器提供反射测量面。

8.根据权利要求7所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述的反射体三个正交的反射面表面贴有反射板，所述的反射板由漫反射材料制成。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于激光测距的工业机器人校准方法，其特征在于：所述的校准座包括若干个反射体、底座、定位板和定位块，定位板布置于底座的四个边区域并竖直安装、互成直角，定位块布置于定位板之上，定位块的两端分别与两个反射体相连，由此实现反射体的准确定位。