[发明专利]用于工业机器人测量系统中的线测头标定装置和标定方法

说明书

用于工业机器人测量系统中的线测头标定装置和标定方法，其中装置包括夹具和位于夹具下方的夹持装置；所述夹具包括从上至下依次连接的夹具连接板、第一角位台、第二角位台和连接架，所述夹具连接板用于与机器人主体连接，所述连接架用于与线测头连接；所述夹持装置从上至下依次设有工字型连接架、马达、第三角位台、第四角位台和连接板，所述工字型连接架的平台用于设置标准块。本发明具有通过特殊的夹具，配合定制的标准块，可以快速调节标准块表面与法兰平面平行；所用线测头的选择多样化，可以测量多种形状、多种尺寸、和多种材质的零部件，有效减少成本投入，充分发挥工业机器人的高灵活性特点，整套设备使用柔性强。

技术领域

本发明涉及零件表面质量检测领域，更具体地，涉及一种工业机 器人测量系统的线测头装配和标定方法。

背景技术

传统的零件外形测量一般采用三坐标测量机执行，但该方法涉及 的仪器成本高，并且有难以与自动化产线集成、柔性不够的缺点。随 着工业机器人的发展，现阶段工业机器人最高的重复精度可达到 0.01mm，其精度不断提高，且具有可编程、高度自动化的特点，极 易与自动化产线集成而达成具有在线检测能力的柔性制造系统，逐渐 应用于0.01～0.1mm级检测精度要求的零件外形检测中。随着工业机 器人精度的进一步提升，其能达到的检测精度随之提升，可预见该应 用会有广泛的发展前景。

工业机器人的末端执行器安装有法兰，线测头需要与法兰进行装 配、坐标系对准，并标定线测头测量坐标系与工业机器人法兰坐标系 之间的坐标转换关系，从而执行精确测量。传统的方法一般通过特定 夹持器将线测头安装在法兰盘后，设计定制的标定方法，通过机械调 整和测量调整的方式，来逐步进行坐标系对准或标定，但是相关的方 法需要结合实际应用定制夹持器等设备，且操作复杂难以实现规范化。

发明内容

本发明公开一种用于工业机器人测量系统中的线测头标定装置 和标定方法，用于工业机器人夹持线测头执行零件的外形测量，该装 置和方法利用一个标准块零件，借助工业机器人执行特定操作，完成 对准和标定计算。具体的，标准块上表面开有互相垂直的两条梯形槽， 槽的深度预先确定。

本发明的技术方案是：所述线测头与夹具连接后固结到工业机器 人法兰末端，标准块通过夹持装置放在台面上。其中测头夹具由两个 手动角位台、连接架、连接板组成，标准块夹持装置由DD马达、两 个手动角位台和连接板组成。

本发明所涉及的线测头标定方法，包括步骤如下：

S1:将线测头夹具通过连接板安装在工业机器人法兰末端，标准 块夹持装置安装在安装面上，安装面放在工业机器人的工作范围内；

S2：调整标准块夹持装置上的角位台角度、控制DD马达旋转， 使标准块上表面与法兰平面平行；

S3：调整线测头夹具上角位台的角度，使得线测头轴线垂直于标 准块上表面；

S4：标定线测头工作坐标原点在工业机器人基坐标系下的位置。

具体的，步骤S2包括如下子步骤：

S21：调整标准块的R_z，使得其y轴与工业机器人法兰盘y轴共 面。在工业机器人零位下调节法兰盘所连关节角度，使得法兰面与工 业机器人底面平行；在工业机器人直角坐标系下，带动线测头对标准 块上表面进行测量，得到线测头工作原点到标准块表面的距离d；控 制线测头从A点开始沿工业机器人x轴方向移动，当线测头从标准 块表面测量到横槽的底面时，所获得的数据会发生第一次突变，记测 量值发生突变的位置B；令工业机器人带动测头沿y轴水平运动预定 距离l_BC到位置C，然后控制线测头沿工业机器人x轴移动，记录测量 数据发生第二次突变的位置D，同时记录位置C到位置D之间的距 离l_CD；通过公式一，即得到将标准块y轴调节至与工业机器人y轴 共面需要调整夹持装置的DD马达的角度值α，

公式一