[发明专利]机器人工具的校正方法与校正系统

说明书

一种机器人工具的校正方法与校正系统，校正系统包括使用第一坐标系的机器手臂、设置于机器手臂法兰面的工具、以及使用第二坐标系的影像装置，其中影像装置建立一个影像感测区。校正方法包括下列步骤：控制机器手臂移动，使得工具的工作点进入影像感测区内；记录机器手臂的当前姿态以及工作点在第二坐标系上的特定坐标；取得记录了第一坐标系与第二坐标系间的对应关系的转换矩阵；及，将特定坐标及当前姿态套入转换矩阵，以获得工作点在第一坐标系上的绝对位置。

技术领域

本发明涉及机器人的校正方法与校正系统，尤其涉及对机器人上配置的工具进行校正的校正方法与校正系统。

背景技术

目前机器手臂已经广泛地应用于自动化生产程序中。具体而言，产线人员通常会将各种类型的工具(例如夹具、连接工具、焊接工具等)安装在机器手臂的法兰面(Flange)上，借此机器手臂可通过这些工具来实现产线自动化流程。

由于机器手臂本身只知道法兰面的位置，但是不知道工具上的工具工作点(ToolWorking Point,TWP)的实际位置，因此在安装或更换了工具后，必须要先进行校正，以令机器手臂的控制器获得所述工具工作点的位置信息。

工具工作点的位置精度会影响自动化流程的精准度，例如，若工具工作点的位置有误，则在机器手臂的作动过程中可能会造成产品的损伤，严重者甚至可能造成产线停滞。因此，要如何对工具进行有效的校正，即为相关领域中非常重要的课题。

由于工具在生产制造时可能会有加工公差，而将工具安装至机器手臂上时也可能出现几何偏差。再者，若长时间使用所述工具，亦可能会导致工具磨损而产生间隙或变形。上述原因都可能影响工具工作点的位置精度。

为了解决上述问题，目前市面上主要可见下列几种校正方式：

(1)人工教导方式：以人工方式操作机器手臂，令机器手臂以数种不同姿态到达空间中的同一位置，借此进行工具工作点的位置记录；

(2)接触式校正方式：令机器手臂带动工具移动，并使工具工作点依序碰触校正装置中各个轴向的方块并取得方向偏移量，借此依据方向偏移量对工具进行校正；以及

(3)非接触式校正方式：令机器手臂带动工具于光遮断校正装置构成的空间内移动，使得工具工作点以数种不同姿态到达光线交叉点，借此建立工具的样本并产生对应的偏差量，再依据样本及偏差量来对工具进行校正。

然而，上述人工教导方式是完全依靠人眼以不可量化的方式进行教导(即，基于人眼以及人为经验判断机器手臂是否到达所需位置)，其精准度完全受操作者的经验和技术影响，因而相当不准确。上述接触式校正方式需要让工具工作点碰触各个方块，因此可能会在校正过程中导致工具磨损，且越是高精度的工具影响越大。

上述非接触式校正方式虽然不会有工具磨损的问题，但这种方式只能获得工具工作点和机器手臂法兰面间的偏差量，而无法得到工具工作点在机器手臂坐标系上的绝对位置。并且，当工具更换时就需要重新建立样本并重新取得偏差量，对产线人员来说相当麻烦。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种机器人工具的校正方法与校正系统，可以有效对机器手臂上配置的工具进行校正，以消除工具生产制造时存在的公差、组装时产生的偏差、或是工具因使用磨损而产生误差。

为了实现上述目的，本发明的校正系统主要包括使用第一坐标系的一机器手臂、设置于该机器手臂的一法兰面的一工具、以及使用第二坐标系的一影像装置，其中该影像装置建立一个影像感测区。本发明的校正方法包括下列步骤：控制该机器手臂移动，使得该工具的一工作点进入该影像感测区内；记录机器手臂的当前姿态以及该工作点在该第二坐标系上的一特定坐标；取得记录了该第一坐标系与该第二坐标系间的对应关系的一转换矩阵；及，将该特定坐标及该当前姿态套入该转换矩阵，以获得该工作点在该第一坐标系上的一绝对位置。