[发明专利]用于监测机器人处理工具位置的测距仪装置及其方法

说明书

本发明涉及用于监测机器人处理工具相对于被安装成邻近所述机器人处理工具的追踪装置的三维(3D)位置的测距仪装置。可附接至所述追踪装置的主体支撑激光器单元及摄像机单元。所述激光器单元在所述处理工具的目标区域上投影三角激光标记。所述标记、工具中心点及处理区域均处于所述摄像机单元的视野中。控制单元控制所述激光器单元的操作，并具有图像分析仪电路，所述图像分析仪电路用于接收由所述摄像机单元产生的图像信号，根据所述图像信号中的所述三角激光标记产生三角激光测量数据，产生作为所述三角激光测量数据的函数的用于指示所述机器人处理工具的位置的信号，以及传输由所述摄像机单元产生的所述图像信号。

技术领域

本发明涉及机器人材料处理，且更特别地涉及用于监测机器人处理工具相对于被安装成邻近所述机器人处理工具的追踪摄像机的位置的测距仪装置及方法。所述机器人处理工具特别可以是焊接炬，且所述追踪摄像机特别地可以是焊接接头追踪摄像机。

背景技术

焊接接头追踪激光摄像机通常被设计成具有三角激光器，该三角激光器前视在焊接炬前面的固定距离处。这些摄像机有时候配备有额外的二维(2D)视频彩色摄像机，该二维视频彩色摄像机与三角激光器一同位于摄像机的正面，并与该三角激光器察看相同的区域。这些追踪激光摄像机无法监测焊接炬尖端的区域或无法监测焊接炬相对于追踪摄像机和焊接接头的位置。焊接炬与工件或附近结构的偶然碰撞可引起焊接炬的永久变形以及焊接炬相对于激光摄像机的位移，从而破坏机器人TCP(工具中心点)的初始校准。此相对位移若未经检测及修正，可导致焊接接头的追踪失误并导致焊接缺陷。此类位移或永久变形甚至仍会发生在配备有如专利US 6,346,751(Delfino等人)中所述的防撞安全工具架的机器人上。US 5,329,092(Weaver等人)提出相对于焊接机器人安装在固定位置的对准校准块。该块具有V形凹槽，焊条被规划成定期地进入该V形凹槽。若焊条接触到校准块的侧壁，则检测到焊条的未对准。每当需要对准检查时，机器人的工作操作就必须停止，且炬尖端朝向校准块的位移占用了时间及空间。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于监测机器人处理工具相对于被安装成邻近所述机器人处理工具的追踪装置的位置的测距仪装置，所述测距仪装置包括：

主体，其能够附接至所述追踪装置；

激光器单元，其由所述主体支撑，所述激光器单元具有激光器及操作性投影结构，所述操作性投影结构用于在所述机器人处理工具的预定目标区域上投影三角激光标记；

摄像机单元，其由所述主体支撑，所述摄像机单元具有图像传感器及光学观看结构，使得所述机器人处理工具的所述目标区域上的所述三角激光标记、所述机器人处理工具的工具中心点以及处理区域均处于所述摄像机单元的视野中；以及

控制单元，其连接至所述激光器单元及所述摄像机单元，所述控制单元具有：

激光器控制电路，其用于控制所述激光器单元的操作；及

图像分析仪电路，其用于接收由所述摄像机单元的所述图像传感器产生的图像信号，根据所述图像信号中的所述三角激光标记产生三角激光测量数据，产生作为所述三角激光测量数据的函数的用于指示所述机器人处理工具的位置的信号，并传输由所述摄像机单元产生的所述图像信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测机器人处理工具相对于被安装成邻近所述机器人处理工具的追踪装置的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

将测距仪装置附接至所述追踪装置，所述测距仪装置包括：激光器单元，其具有激光器及操作性投影结构，所述操作性投影结构用于投影三角激光标记；摄像机单元，其具有图像传感器及光学观看结构；及控制单元，其连接至所述激光器单元及所述摄像机单元；

定位所述激光器单元，使得所述三角激光标记能够被投影在所述机器人处理工具的预定目标区域上；