[发明专利]一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统

说明书

本发明公开了一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统，包含固定支架、拉线传感器固定支架、磁吸装置，拉线传感器安装在拉线传感器固定支架上，与固定板成45度角。磁吸装置包含半球形磁铁装置，四个锥形吸附装置、推力轴承、旋转轴承以及转接基座。半球形磁铁装置能够根据拉线传感器的预紧力而调整自身姿态。拉线传感器的线端固定在锥形吸附装置的顶侧孔内，锥形吸附装置的底侧吸附面与半球形磁铁装置的球面相同，保证两个表面之间的完全贴合，有效降低连接处造成的测量误差。本发明能够实现工业机器人的高精度位置数据测量，系统成本较低，提出的磁吸附连接机构简单易用，能够保证测量精度。

技术领域

本发明属于工业机器人测试技术领域，具体涉及一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统。

技术背景

随着工业机器人技术的快速发展，越来越多的工业机器人被应用于高端制造领域，譬如激光焊接、激光切割以及航空航天等领域。而工业机器人绝对定位精度仍无法较好地满足高端制造的精度需求。

机器人标定技术能够有效地提升工业机器人的绝对定位精度，机器人标定过程主要分为建模、测量、辨识和补偿。其中测量是指利用测量设备实现工业机器人末端位置、姿态的误差测量。目前常用的测量设备主要有激光跟踪仪、多目视觉测量系统、经纬仪等。此类测量设备均具有较高的测量精度和测量范围，但测量设备的价格较高，譬如激光跟踪仪的价格在百万元以上，而多目视觉测量系统的价格也在数十万元以上。专利CN201710704692.1中提出利用单个拉线传感器结合滑轮结构实现工业机器人的末端位置测量，但由于测量信息的非完整性，系统所获得的末端位置数据依赖于优化算法。专利CN201610017524.0中提出利用单个拉线传感器融合两个角度传感器实现工业机器人的位置测量，该系统将拉线传感器固定在工业机器人末端，编码器的测量精度严重影响末端位置数据的计算精度；专利CN201610913686.2中提出利用六个拉线传感器构成工业机器人末端位置测量系统，拉线传感器的末端通过螺栓固定在机器人末端平台上，但拉线传感器的末端固定是通过螺丝固定，对测量精度的影响较大。因此，亟待发明设计一种新型、廉价的工业机器人末端位置测量系统，能够实现高精度的机器人末端位置测量。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统，该装置能够实现工业机器人末端位置的高精度测量。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统，包含固定支架、拉线传感器固定支架、工业机器人、磁吸装置，其中固定支架是由铝型材加工组装而成的立方体框架结构，固定支架安装在地面上或水平台上，所述工业机器人安装放置在固定支架内部，在测量过程中固定支架不能移动。所述拉线传感器固定支架包含四个拉线传感器、四个传感器固定座以及固定板。固定板为方环结构，固定板通过螺丝安装在固定支架上。四个传感器固定座分别通过螺丝安装在固定板的四个角下方，所述拉线传感器固定在传感器固定座上，拉线传感器与固定板成45°角。磁吸装置包含半球形磁铁装置，四个锥形吸附装置、推力轴承、旋转轴承以及转接基座。所述半球形磁铁装置底侧有一圆柱凸台，分别将推力轴承和旋转轴承套接在该圆柱凸台上，并安装在转接基座的中心孔内，有效降低半球形磁铁装置与转接基座间的摩擦力，半球形磁铁装置能够根据四个拉线传感器的预紧力而调整自身姿态。转接基座通过螺丝固定安装在工业机器人的末端。拉线传感器的线端固定在锥形吸附装置的顶侧孔内，锥形吸附装置的底侧吸附面为球面结构，与半球形磁铁装置的球面相同，能够保证两个表面之间的完全贴合，有效降低连接处造成的测量误差。同时半球形磁铁装置表面光滑，锥形吸附装置能够在其表面滑动，保持四个拉线传感器的线始终汇聚在半球形磁铁装置的球心位置。

拉线传感器提供RS-485通信接口，PC机通过RS-485通讯接口读取每个拉线传感器的数据，并根据数据计算工业机器人的末端位置，具体的步骤如下：