[发明专利]机器人工件坐标系自动校正系统与方法

说明书

本发明公开一种机器人工件坐标系自动校正系统与方法，其中该机器人工件坐标系自动校正系统包含实体影像传感器及控制器。实体影像传感器具有第一影像中心轴；控制器控制实体影像传感器与机器人旋转以建构虚拟影像传感器，虚拟影像传感器具有第二影像中心轴，其与第一影像中心轴具有一交点；控制器控制机器人使一工件特征点在第一影像中心轴及第二影像中心轴之间重复移动直到与交点重合，记录包含机器人各关节坐标的校正点，重复上述移动重合步骤以产生多个校正点，再根据该些校正点计算虚拟工具中心点及工件分别相对于机器人的坐标。

技术领域

本发明涉及一种坐标系自动校正系统，特别是涉及一种自动化的机器人工件坐标系的校正系统。本发明还涉及一在此机器人工件坐标系自动校正系统上实施的机器人工件坐标系自动校正方法。

背景技术

随着科技的进步，机器人在各个产业上的应用也愈来愈广泛地；一般而言，机器人具有多个关节的关节型机械手臂，而其末端设置有一工具或刀具，如焊接工具或钻孔刀具等，并通过人工教导的方式产生机器人动作以达成自动化作业应用。

而在机器人进行作业前，其工具的中心点(Tool Center Point，TCP)的位置需要事先进行精确的校正，如此机器人的控制器才可根据工具中心点使工具运行于正确的路径上。

但随着机器人的工作路径愈趋复杂，工作路径的准确性受到机器人的精度影响，且工件坐标系与机器人相对关系的准确度，直接影响机器人的动作精度，因此工件坐标系的准确度成为机器人实现精确操作的重要指标。

目前在机器人执行自动化应用时，首先需要确认工件位置与机器人的相对位置关系，但由于定位装置的精度，或工件制造公差等原因都会使位置关系产生误差，因此机器人执行动作前，需先经过工件位置的校正才可得到准确的坐标值。

传统的工件位置校正方法需通过人工教导的方式，移动工具中心使其与工件上数个指定点重合，并记录坐标以完成工件位置的校正。

若以手动方式校正，则需教导机器人使工具中心点分别与工件坐标系上多个指定点重合才能完成校正，但此方法除了受到操作者的经验影响外，操作过程也容易因机器人绝对精度不佳或操作不慎，造成工具中心点与工件发生碰撞而损坏。

若以自动方法进行校正，则现有方法具有以下缺点：

(1)于机器人外部装设影像传感器，通过与指定点重合或测量目标点实际距离后修正工件坐标；此方法可能因工具不同，受机器人本体结构或物件遮蔽而无法取得指定点影像；

(2)安装影像传感器并先以测量设备确认影像传感器与机器人的相对位置，或控制工具中心去触碰工件，但可能造成工件损伤且存在人员操作误差；

(3)使用CAD文件获得机器人与校正仪器或工件的相对距离，但此方法操作过程耗时并且工件需有特征点供实际测量方可降低误差。

申请人曾于2017年11月03日提出中国发明专利申请，申请号为201711069441.7，名称为「机器人工具中心点校正系统及其方法」，以下将前述该案称为「前案」。

但是，申请人基于精益求精的研发精神，再从以下方向进行创新改善：

避免影像传感器受机器人本体结构或工具遮蔽而无法取得指定点位的影像；

降低系统架构的成本。

因而显然需要有一种校正过程中不需与工件实际接触、无碰撞问题、不受本体结构或工具遮蔽、操作前不需校正影像传感器位置与机器人的关系，且不需于工件上安装额外影像传感器，及可通过一次的校正流程而完成工件位置校正，能够有效改善现有技术的各种缺点的『机器人工件坐标系自动校正系统与方法』。

发明内容