[实用新型]一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业机器人性能检测技术领域，特别涉及一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在工业机器人生产制造领域中，通常要对工业机器人的各项性能加以检测，特别是《GBT 12642-2013 工业机器人性能规范及其试验方法》规定的位姿准确度、位姿重复性、多方向位姿准确度变动、距离准确度、距离重复性、位置稳定时间、位置超调量、位子特性漂移、轨迹准确度、轨迹重复性、重定向轨迹准确度、拐角偏差、拐角速度特性、最小定位时间、摆动偏差等指标的检测。

目前，常见的测量方法主要有：（1）基于三坐标测量机的测量方法，如东北大学张晓瑾博士的学位论文《串联机器人位姿精度分析与建模》中的相关方法；（2）基于激光跟踪仪的测量方法，如国家机械产品安全质量监督检验中心杜亮等人发表的学术论文《给予激光跟踪仪测量机器人距离精度的试验设计》；（3）基于拉线传感器的测量方法，如安徽埃夫特智能装备有限公司肖永强等人发表的技术论文《基于拉线传感器的工业机器人标定系统研制》；（4）基于接触式位移传感器的测量方法，如上海天尧科技有限公司研发的WDL系列机器人检测拉杆式直线位移传感器；（5）基于双目相机机器视觉的测量方法，如中国科学院沈阳自动化研究所董再励等人完成的科技成果《机器人直线轨迹性能检测技术研究》；（6）基于单目相机机器视觉的测量方法，如西安交通大学梅雪松教授团队提出的基于单目相机机器视觉测量不确定度引起的重复定位误差方法；（7）基于球杆仪的测量方法，如英国雷尼绍公司研发的QC10系列球杆仪可以测量评价工业机器人动态轮廓精度。

在以上所述各种方案中，方案（1）的缺点在于只能测量部分工业机器人性能静态参数，检测成本较高，测量不方便，原因在于三坐标测量仪测量原理为通过精密运动与检测控制探针与被测量系统接触，需要被测量对象是静止的，而对于动态变化的对象则无能为力，因此无法测量工业机器人动态性能指标；三坐标测量仪售价非常高；三坐标测量机体积庞大、难以移动使用，而工业机器人一般也不方便挪动，因此测量时非常不方便；方案（2）的缺点在于检测成本高昂、受环境影响较大、检测过程复杂，原因在于该方案所利用的核心传感器激光跟踪仪售价高昂，目前市场价低端在80万人民币左右，中高端在200万-300万人民币之间，这样的费用是中小型企业和科研院所无法承担的，即使租借使用，租借费用也在每天两万人民币以上；激光跟踪仪对于环境温度、气流变化都比较敏感，因此需要在测量时对环境进行隔离，辅助工作比较复杂；激光跟踪仪的预热、调试也比较复杂，需要专业人员操作，中间过程一旦出现暂停，就无法连续，需要重新开始检测工作，非常不方便；方案（3）缺点在于只能测量位置指标、无法测量姿态指标，另外缺点在于测量精度低，原因在于该系统由多个拉线传感器构成，测量自由度往往少于机器人自由度，因此姿态指标测不出来，多个拉线传感器在组合测量时引入安装不确定误差以及多个拉线传感器在使用时使用串联造成误差积累；方案（4）缺点只能测量位姿重复性指标，原因在于传感器性能限制；方案（5）和（6）的机器视觉实施方案缺点在于测量精度低，原因在于工业机器人运动范围较大，视觉传感器测量精度随着测量范围的变大，其每一个像素所代表的实际尺度就会变大，因此误差就会变大，另外，大范围测量尺度给视觉传感器引入了过多的干扰、不利于视觉图像处理，大范围测量也使得目标环境中的视觉特征较为复杂，导致视觉传感器工作在很大的动态性能范围内，不利于图像稳定；方案（7）缺点在于测量复杂、不方便，原因在于球杆仪属于单点接触式测量触感器，对于动态测量指标需要设计复杂的检测实验和检测算法，对检测人员专业能力要求较为严格。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统，其结构设置简单合理、操作方便、成本低廉、实用价值强、检测精确、自动化程度较高、检测时间较短，能够有效实现对工业机器人的各项性能检测。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种基于单目相机机器视觉的工业机器人性能检测系统，包括：