[发明专利]一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置，包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。该装置不但能对机械臂的X、Y、Z轴的初始平行状态做精确校准，同时能对机械臂末端的起始位置做准确补偿、校准，确保机械臂在实际安装后的精度达到出厂时的标准，同时保证机械臂末端在开始运行前达到理想的初始位置状态，从而保证了基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，而且整个校准过程都是通过系统自动完成，不需要人工参与。

技术领域

本发明涉及机器人及机械臂应用相关的自动化技术领域，具体涉及一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置。

背景技术

随着工业自动化的加速推进及无人车间的掀起，越来越多的人工岗位开始被机器人和机械臂替代，特别是随着技术的进步,机械臂的精度和灵活性变得越来越高，使得机械臂在一些精密加工、装配、检测等领域得到更加广泛应用。

为了保证机械臂的性能提高机械臂的运行精度，虽然机械臂出厂时都会做进行误差校准，但是在实际安装调试过程中由于环境的人为等因素又会产生新的误差，另外，机械臂在长时间运行后也会存在累计误差及磨损，因此在这些居多因素的影响下，为保证基于机械臂的精度，进一步保证基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，需要在机械臂安装调试完后，以及在机械臂运行一段时间后，需要对机械臂定期进行一次校准。

目前，主要有两种校准方式，第一种是购买专门的机械臂出厂误差校准设备进行误差校准，但此类误差校准设备所占空间大、所需费用高及误差校准的方法复杂，不适合小型机械臂的校准。第二种是借助外部传感器实际测试机械臂的位移量和运行轨迹，再通过控制系统反馈给机械臂控制器进行修正，但此种校准方式需要性能极高的传感器，价格贵，且校准过程比较麻烦，耗时长，不利于大规模，经常性使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种基于成像方式的机械臂校准方法及装置，其不但能对机械臂X、Y、Z轴的初始平行状态做精确校准，同时能对机械臂起始位置做准确补偿、校准，确保机械臂在实际安装后的精度达到出厂时的标准，同时保证机械臂末端在开始运行前达到理想的初始位置，从而保证了基于该机械臂的应用能达到实际精度要求，而且整个校准过程都是通过系统自动完成，不需要人工参与。

本发明是通过以下技术方案来实现的：包括机械臂、标定模板、线扫描相机、系统控制器、点光源以及吸附部件，系统控制器控制机械臂的吸附部件将标定模板平行的固定在机械臂的末端，点光源以及系统控制器分设在线扫描相机的两侧。

作为优选的技术方案，系统控制器对图像的明暗、清晰度，形变，边缘的起始刻度位置进行分析，再依据分析结果依次调整机械臂的X、Y、Z轴的位置，机械臂每调整一次，系统进行一次成像分析，直到成像效果达到预先设定的标准为止。

作为优选的技术方案，所述标定模板包括X轴、中心点、Y轴，十字交叉点位于模板的中心点，另外，从十字线的末端向外间隔均匀的刻有5个以上的从细到粗的回字型框。

作为优选的技术方案，5个以上的从细到粗的回字型框包括第1回型框、第2回型框、第2回型框、第4回型框以及第5回型框。

一种基于成像方式的机械臂校准方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、首先对机械臂的Z轴进行校准，此时主要分析图片中5个回字型框的清晰度，如果某一方向不清晰，则需要逐步调整机械臂的Z轴的水平度让图像整体变清晰；接着分析整体亮度，如果图片亮度没达到预定值，则需要逐步调整Z轴的高度，直到亮度值达到最佳状态，此时完成了Z轴的校准；

步骤二、对机械臂的X轴进行校准，此时主要分析图片中十字型轴的X轴的倾斜度，如果朝一个方向倾斜，则需要逐步向相反的方向调整机械臂的X轴的水平度，直到图片中十字型轴的X轴垂直没有偏差，此时完成了X轴的校准；