[发明专利]空间定位误差测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了空间定位误差测量装置及其测量方法，y轴上方的磁场方向传感器；能测量出测量坐标系{M}在水平面内转过的角度；安装在x轴上的坐标轴垂直倾角传感器；用于测量zx坐标平面与铅垂面在垂直于x轴的平面内的夹角。通过这些测量参数，可以确定测量坐标系相对于测量参考面代表的世界坐标系中的位置和方向，进而确定这一位置和方向与正确的位置和方向之间的误差大小。本装置的测量方法简单，测量精度高，测量过程为全自动，适用于移动机器人基座空间定位误差的测量。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及空间定位误差测量装置及其测量方法。

背景技术

移动工业机器人在进入工位开展作业时，由于定位装置的制造、装配、磨损等原因，实际位置和方向(以下简称位姿)与理想正确位置和方向存在微量误差，该误差会影响到工业机器人的工作精度，因此，需要对该误差进行测量以便对机器人位姿进行补偿修正。在客观实际使用时，要求该定位误差所采用的测量装置测量精度高、测量及时快速、测量仪器尺寸小。

目前，机器人位姿测量的方法使用激光跟踪仪测量、使用经纬仪测量、使用三坐标测量机测量和使用工业相机摄像测量等方法，但是这些方法由于设备尺寸大、费用高昂、操作不便、系统复杂等原因，不适合机器人入位误差的实时测量。

因此一种新型空间定位误差测量装置及其方法是迫切需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的定位误差不仅尺寸较大、费用较高，也不适用于机器人入位误差的实时测量，目的在于提供一种空间定位误差测量装置及其测量方法，解决定位装置误差测量问题。

本发明通过下述技术方案实现：

空间定位误差测量装置及其测量方法，包括分别位于测量坐标系{M}的x、y、z坐标轴上交汇于原点的X杆、Y杆、Z杆，X杆、Y杆、Z杆上分别设置有X测距传感器、Y测距传感器、Z测距传感器，Z测距传感器、Y测距传感器、X测距传感器分别用于测量测量坐标系原点到底部测量参考面、左侧测量参考面、后侧测量参考面的距离，其中，底部测量参考面、左侧测量参考面、后侧测量参考面分别代表世界坐标系{W}的xy平面、xz面和zy平面；底部测量参考面、左侧测量参考面、后侧测量参考面分别位于定位装置的底面、侧面、后侧面。

X杆、Y杆的下方分别连接有用于测量坐标系{M}的x、y坐标轴的水平倾斜角度的X轴水平倾角传感器和Y轴水平倾角传感器；X杆上还连接有用于测量坐标系{M}中zx坐标平面与铅垂面在垂直于x轴的平面内的夹角的坐标轴垂直倾角传感器；Y杆上连接有通过测量坐标系{M}相对于地磁场在水平面上的角度位移的磁场方向传感器。

其中，坐标轴垂直倾角传感器包括连接轴和可绕连接轴旋转的平衡块以及角度传感器，角度传感器包括活动端和固定端，活动端与平衡块连接，固定端与连接轴连接，连接轴与X杆连接，并且连接轴与X杆轴线相互重合。

进一步的，本测量装置的底部测量参考面为水平面，左侧测量参考面、后侧测量参考面是相互垂直且与底部测量参考面垂直的两个垂面。空间定位误差测量装置中构建了一个测量坐标系{M}，X测距探头、Y测距探头、Z测距探头与x、y、z同轴设置，X轴水平倾角传感器和Y轴水平倾角传感器位于x、y轴下方且分别与x、y轴平行设置，用于测量x、y坐标轴的水平倾斜角度；坐标轴垂直倾角传感器的连接轴的轴线与x轴重合，用于测量zx坐标平面与铅垂面在垂直于x轴的平面内的夹角。

坐标轴垂直倾角传感器包括连接轴和可绕连接轴旋转的平衡块以及角度传感器，角度传感器包括活动端和固定端，活动端与平衡块连接，固定端与连接轴连接，连接轴与X杆连接，并且连接轴与X杆所在直线相互重合。该传感器主要由一根连接轴、可以绕轴旋转的平衡块和一个角度传感器组成。角度传感器由活动端和固定端组成，活动端与平衡块相连，固定端与轴相连。