[发明专利]一种全自动顺序多站式测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种应用于工业机器人标定的全自动顺序多站式测量系统，该系统主要包含工业机器人、主动式靶球、激光跟踪仪、AGV车、固定靶球以及磁性基座。主动式靶球安装在工业机器人的末端，激光跟踪仪能够测量主动式靶球的空间坐标。激光跟踪仪固定在AGV车升降板上，可以通过AGV车调节激光跟踪仪的空间位置。本发明仅采用单台激光跟踪仪构建多边测量系统，较大程度地降低了系统的造价，并且在坐标值计算过程中，仅采用激光跟踪仪精确的距离值，有效地提高了目标点的测量精度，依据激光跟踪仪测量数据作为AGV车的位置调整反馈，无需添加额外定位设备，进一步降低系统成本，同时实现了顺序多站式测量系统中基站位置的高精度、自动化布局。

技术领域

本发明涉及工业机器人标定技术领域，尤其涉及一种应用于工业机器人标定的全自动顺序多站式测量系统。

背景技术

随着高端制造业的持续发展，提高了对工业机器人的绝对定位精度要求，尤其在激光焊接、激光切割以及航空航天等应用领域，要求工业机器人末端绝对定位精度达到±0.05mm，研究发现通过机器人标定技术能够有效地提高工业机器人的绝对定位精度。

目前，机器人标定技术中常用立体视觉测量、激光干涉仪、球杆仪、激光跟踪仪等设备实现工业机器人末端位置或位姿数据的测量。其中激光跟踪仪作为工业测量系统中的一种高精度大尺寸测量仪器，是目前工业机器人标定的主要测量设备之一。该测量设备将靶球安装在工业机器人末端，通过激光跟踪仪测量靶球的空间位置。目前基于激光跟踪仪的机器人标定系统存在以下两个主要问题：(1)需要人为干预，如调整靶球位置，保证工业机器人末端位置能够被激光跟踪仪测量，人为干预将引入较大的测量不确定度；(2)激光跟踪仪采用极坐标系系统，其距离测量精度较高，其测量不确定度主要来源于两个旋转轴的编码器。因此，如何进一步提高激光跟踪仪的测量精度是亟待解决的问题之一。目前改善单站式激光跟踪仪测量系统的方法主要是采用多边测量方法，但该系统需采用多台激光跟踪仪，大大提高了测量系统的造价。这是又一亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术在基于单个激光跟踪仪测量技术的缺陷和不足，提供一种全自动顺序多站式测量系统，该系统能够有效地降低测量系统成本，同时提供了一种应用全自动顺序多站式测量系统高精度测量工业机器人末端位置的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种全自动顺序多站式测量系统，其特征是：包括工业机器人、主动式靶球、激光跟踪仪、AGV车、固定靶球以及磁性基座，所述的主动式靶球安装在工业机器人的末端，所述的激光跟踪仪能够测量主动式靶球的空间坐标，激光跟踪仪固定在AGV车的升降板上，通过AGV车的移动调节激光跟踪仪的空间位置，所述的固定靶球通过磁性基座固定在激光跟踪仪可测空间内的某一固定位置。

本发明还提供了一种应用全自动顺序多站式测量系统高精度测量工业机器人末端位置的方法，其特征是：包括以下几个步骤：

步骤1：将工业机器人恢复至初始零位状态，所述初始零位状态是指工业机器人的各个关节角度均为0°，并通过工具坐标系标定方法获得主动式靶球在工业机器人的默认工具坐标系下的坐标表示；

步骤2：控制AGV车搭载激光跟踪仪运动到第一个基站位置，该基站位置记为A(x₁,y₁,z₁)，并测量固定靶球的空间坐标为Q(x_q1,y_q1,z_q1)；