技术领域
[0001] 本
发明涉及精度检测装置领域，尤其涉及一种机器人重复定位精度检测装置。
背景技术
[0002] 目前，机器人的重复定位精度大多采用激光
跟踪仪进行检测。激光跟踪仪在进行机器人重复定位精度检测过程中，对操作人员有很高的要求，且操作繁琐、成本极高，如只用在
工业机器人重复定位精度检测上，会形成严重资源浪费，并且在工业机器人的成品出厂检测过程中，不可能每个工位配一台激光跟踪仪对机器人进行检测，所以发明一种超低成本低、操作方便的机器人重复定位精度测试检测装置就非常必要。
[0003] 当前检测机器人重复定位精度的检测装置，多以激光跟踪仪为核心，通过将激光跟踪仪安放在相互垂直的空间内，将三路光线投射到机器人的末端，测得机器人末端在空间三坐标轴的
位置，而后将这些数据传递给
数据处理终端，计算并显示重复定位精度的数值结果。
[0004] 本发明旨在针对现有机器人重复定位检测装置存在的高成本，操作难度大、繁琐等难题，提出一种超低成本、操作简便的全新机器人重复定位检测装置，采用传统的高精度器件，传统的检测装置方法，通过巧妙方法将其整合起来，达到超低成本，操作简便的全新方案，使其具有更强的应用范围，方便灵活。
发明内容
[0005] 为克服上述缺点，本发明提供一种机器人重复定位精度检测装置，包括
支架组件(1)，滑动组件(2)，
基座组件(3)，
电子式千分表组件(4)，球头组件(5)；支架组件(1)上设有一个滑动组件(2)，滑动组件(2)上安装基座组件3，基座组件上固定有三个电子式千分表(4)，其轴线在空间上相互垂直且交于一点，所述一点为测试中心点；
[0006] 支架组件(1)包括稳定的底座(6)和安装其上的光滑金属杆(7)；金属杆(7)插设在底座(6)上；滑动组件(2)包括滑
块(8)和紧固手轮(9)，用于调整测试方向及测试位置高低；基座组件(3)为三个相互垂直的面构成的内切
角组件；电子千分表组件包含三个相同的电子千分表(10)、三个专用平面测头(11)和三个无线通信装置(13)；专用平面测头和无线通信装置位于电子千分表的两端；专用平面测头的测头平面与电子千分表轴线垂直；球头组件采用严格的球面；
[0007] 支架组件(1)的金属杆(7)上套设滑动组件(2)，滑动组件(2)能够在金属杆(7)上上下移动，通过紧固手轮(9)将滑动组件(2)紧固在金属杆(7)上；基座组件(3)固定在滑动组件(2)上，基座组件(3)的三个面上分别固定有一个电子千分表(10)，专用平面测头(11)位于基座组件内角内；
[0008] 当安装在机器人末端(13)的被测球头组件(5)到达三个电子千分表的空间检测范围时，将三个电子千分表的测试数据实时传输到计算机处理单元，得到机器人的重复定位精度数值结果。
[0009] 进一步的，在机器人末端的被测球头组件到达三个电子千分表的空间检测范围时，将三个电子千分表的测试数据实时传输到计算机处理单元，测试完毕后，计算机处理单元基于获取的测试数据计算机器人重复定位精度数值结果；
[0010] 基于获取的测试数据计算机器人重复定位精度数值结果，具体为：获取测试数据中的偏差值S的最大值Smax，确定重复定位精度值R＝±(Smax/2)，将所述重复定位精度值输出显示；其中：
[0011] 进一步的，测试开始前，在三支专用平面测头均与球头组件(5)的球头可靠
接触后，计算机处理单元将控制
信号发送给无线通信装置以对三块电子式千分表分别清零，测试开始；在测试开始时球头组件所处的位置是测试点，电子式千分表均已清零，测试点的初始测试数据为：X0＝0、Y0＝0、Z0＝0。
[0012] 进一步的，计算机处理单元发送运动配置文件给机器人，机器人末端根据所述运动配置文件在测试点和目标点之间运动，如此往复运动多次，精度检测装置自动将每次的测试数据传输到计算机处理单元进行计算后，输出重复定位精度值。
[0013] 进一步的，运动配置文件包括多条测试记录，每条测试记录包括测试点PT以及目标点序列PD1～PDn，n>＝1，其中n为一条测试记录中包含的目标点的个数。
[0014] 进一步的，所述测试记录对应从测试点PT出发途径目标点序列PD1～PDn后返回到测试点PT的测试路径；目标点序列中的目标点为一个或者多个。
[0015] 进一步的，对于一条测试记录(PT，PD1，PD2，PT)，机器人末端从测试点PT出发，依次到达目标点PD1和PD2，然后返回测试点PT；在完成一条测试记录后，机器人返回测试点PT后停止运动，拖拽三个电子式千分表的专用平面测头，使三支专用平面测头均与球头组件的球头可靠接触，启动电子千分表开始测试以获取和当前测试记录对应的测试数据。
[0016] 进一步的，将测试数据对应的测试记录及其标识实时发送给计算机处理单元，计算机处理单元将测试数据和本次运动配置文件基于测试记录标识关联的保存于本地存储单元中。
[0017] 进一步的，如果在完成一条测试记录的测试路径之后，返回测试点PT后球头组件位于检测装置的空间测试范围外，计算机处理单元将该条测试记录对应的测试数据记录为异常。
[0018] 进一步的，机器人重复定位精度检测装置还包括多个图像获取单元，图像获取单元从多个角度从固定位置获取检测装置的测试范围内的图像，基于所述图像确定球头组件是否在检测装置的测试范围内。
[0019] 通过上述方案，第一、成本非常低。检测装置中涉及到的零部件均为市场上成熟且已量产的产品，其中电子式千分表的精度为0.001mm，三块表的整体精度小于0.002mm，远超过市面上多数机器人的重复定位精度0.02mm的要求，
硬件成本不足5000元，且同样能够达到很高重复定位精度测试要求。第二、操作简便，易学易用。由于本检测装置总体重量小于5kg，方便移动及调整，在测试时只需将电子式千分表与计算机连接即可进行测试。
附图说明
[0021] 图2为本实施例的支架组件示意图；
[0022] 图3为本实施例的滑动组件示意图；
[0023] 图4为本实施例的电子式千分表组件示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0025] 附图1-4中，1-支架组件；2-滑动组件；3-基座组件；4-电子式千分表组件；5-球头组件；6-底座；7-金属杆；8-滑块；9-紧固手轮；10-电子式千分表；11-专用平面测头；12-待测机器人末端；13-无线通信装置；
[0026] 参见附图1-4所示，本发明的一种机器人重复定位精度检测装置，包括：支架组件1，滑动组件2，基座组件3，电子式千分表组件4，球头组件5；支架组件1上设有一个滑动组件
2其上安装基座组件3，基座组件上固定有三个电子式千分表4，其轴线在空间上相互垂直且交于一点；当安装在机器人末端13的被测球头组件5到达三个电子千分表的空间检测范围时，将三个电子千分表的测试数据实时传输到计算机处理单元，则可得到机器人的重复定位精度数值结果；
[0027] 支架组件1包括稳定的底座6和安装其上的光滑金属杆7；金属杆7插设在底座6上；滑动组件2包括滑块8和紧固手轮9，用于调整测试方向及测试位置高低；基座组件3为三个相互垂直的面构成的内切角组件；电子千分表组件包含三个相同的电子千分表10、三个专用平面测头11和三个无线通信装置13；专用平面测头和无线通信装置位于电子千分表的两端；专用平面测头的测头平面与电子千分表轴线垂直；球头组件采用严格的球面，以保证测试结果的准确性；
[0028] 支架组件1的金属杆7上套设滑动组件2，滑动组件2能够在金属杆7上上下移动，通过紧固手轮9将滑动组件2紧固在金属杆7上；基座组件3固定在滑动组件2上，基座组件3的三个面上分别固定有一个电子千分表10，专用平面测头11位于基座组件内角内，基座上安装的三个电子式千分表沿着专用平面测头延伸的方向(也就是电子千分表轴线方向)在空间上相互垂直且交于一点，称所述一点为测试中心点；
[0029] 优选的，每个电子千分表固定于基座组件的一面的边缘处；
[0030] 在机器人末端的被测球头组件到达三个电子千分表的空间检测范围时，将三个电子千分表的测试数据实时传输到计算机处理单元，测试完毕后，计算机处理单元基于获取的测试数据计算机器人重复定位精度数值结果。
[0031] 测试开始前，将球头组件5安装到待测机器人末端，然后调整机器人末端的球头组件5，将球头组件置于空间一合适位置，将此位置作为重复定位精度测试的测试点。然后将重复定位精度检测装置置于测试点附近，调整重复定位精度检测装置的滑动组件，使球头组件落在检测装置的测试范围内，并拖拽三个电子式千分表的专用平面测头，使三支专用平面测头均与球头组件5的球头可靠接触，此时需要对三块电子式千分表分别清零，测试开始；具体的：测试开始前，在三支专用平面测头均与球头组件5的球头可靠接触后，计算机处理单元将
控制信号发送给无线通信装置以对三块电子式千分表分别清零，测试开始；在测试开始时球头组件所处的位置是测试点，电子式千分表均已清零，测试点的初始测试数据为：X0＝0、Y0＝0、Z0＝0；
[0032] 计算机处理单元发送运动配置文件给机器人使得机器人末端在测试点和目标点之间运动，如此往复运动多次，精度检测装置自动将每次的测试数据传输到计算机处理单元进行计算后，输出测试结果。运动配置文件包括多条测试记录，每条测试记录包括测试点PT以及目标点序列PD1～PDn，n>＝1；所述测试记录对应从测试点PT出发途径目标点序列PD1～PDn后返回到测试点PT的测试路径；目标点序列中的目标点为一个或者多个；例如：记录1(PT，PD1，PD2，PT)，机器人末端从测试点PT出发，依次到达目标点PD1和PD2，然后返回测试点PT；在完成一条测试记录后，机器人返回测试点PT后停止运动，拖拽三个电子式千分表的专用平面测头，使三支专用平面测头均与球头组件的球头可靠接触，启动电子千分表开始测试，在测得有效测试数据后，获取测试数据并将对应的测试记录及其标识实时发送给计算机处理单元，计算机处理单元将测试数据和本次运动配置文件基于测试记录标识关联的保存于本地存储单元中；在完成一条测试记录的测试后，计算机处理单元继续启动下一条测试记录的测试，直到运动配置文件中的所有测试记录均测试完毕为止；在运动配置文件测试完毕后，机器人停止运动并进入休眠状态，计算处理单元获取测试数据集合{(Xi、Yi、Zi)}，运用公式 求出每次重定位后的测试数据与初始测试数据(X0＝0、Y0＝0、Z0＝0)的差值，得到重复定位精度值；其中，(Xi、Yi、Zi)为第i条测试记录对应的测试数据，Xi、Yi、Zi分别是球头组件在空间
坐标系下由三个电子千分尺测得的三个分量；
[0033] 在需要启动一次新的测试时，计算机处理单元将机器人从休眠状态唤醒；
[0034] 计算机处理单元中保存多个运动配置文件，运动配置文件为测试人员编写或者由测试标准制定方制定；每种机器人在不同的测试阶段可以采用不同的运动配置文件；考虑到不同的机器人其型号是不同的，对应的运动精度和运
动能力均不同，因此必须采用不同的运动配置文件进行测试才能获取有效的测试结果；此外，同一个机器人在不同的调试完善阶段具有差异的运动能力，因此，需要有针对性的对不同完善阶段有针对性的设置运动配置文件(例如：针对特定的运动姿势和运动轨迹设置针对性的运动配置文件)或者难易程度有差异的运动配置文件；例如：为初步调试阶段设置较简单的运动配置文件，运动配置文件中的运动路径较为简单；
[0035] 运动配置文件具有文件标识，运动配置文件集中保存在独立的配置文件存储空间中；将机器人型号、机器人完善阶段和运动配置文件标识序列关联的保存；在测试开始前，根据机器人型号、机器人完善阶段，获取对应的运动配置文件标识序列，从该运动配置文件标识序列中选择本次测试的运动配置文件标识，计算机处理单元根据该配置文件标识从配置文件存储空间中读取运动配置文件并保存在本地高速缓存中用于本次测试；
[0036] 如果机器人的定位精度较低，在完成一条测试记录的测试路径之后，返回测试点PT后位于检测装置的空间测试范围外，计算机处理单元将该条测试记录对应的测试数据记录为异常ABNORMAL；计算机处理单元继续启动机器人开始下一条测试记录的测试；通过计算机处理单元自动异常处理，提高了检测装置的自动化程度；
[0037] 计算机处理单元对当前测试中发生异常的次数进行累计，如果异常的次数超过第一
阈值，则终止测试；第一阈值为预设值；
[0038] 机器人重复定位精度检测装置还包括多个图像获取单元，图像获取单元从多个角度从固定位置获取检测装置的测试范围内的图像，在一条测试记录的测试过程中，球头组件返回测试点PT后，图像获取单元在计算机处理单元的控制下获取检测装置的测试范围内的图像，基于所述图像确定球头组件是否在检测装置的测试范围内，如果是，则使三支专用平面测头均与球头组件的球头可靠接触，启动电子千分表开始测试以获取测试数据，否则，发出报警信息提示测试异常，控制机器人末端移动到初始的测试点位置(此时，初始测试点的测试数据为：X0＝0、Y0＝0、Z0＝0)后，继续启动机器人开始下一条测试记录的测试；
[0039] 基于所述图像确定球头组件是否在检测装置的测试范围内，具体为：如果来自所有图像获取单元的图像均显示球头组件在检测装置的测试范围内，则确定球头组件在检测装置的测试范围内，否则，确定球头组件在检测装置的测试范围外；所述的固定位置是指多个图像获取单元相对于测试中心点的相对位置是固定的；
[0040] 基于获取的测试数据计算机器人重复定位精度数值结果，具体为：获取测试数据的偏差值S的最大值Smax，确定重复定位精度值R＝±(Smax/2)，将所述重复定位精度值输出显示；其中：
[0041] 在测试完毕后，计算机处理单元将所有的异常测试数据汇总，将异常测试结果对应的测试记录进行去重复和重复次数统计后呈现给测试人员；测试人员可以针对该异常测试结果了解机器人定位异常的发生情况，从而能够迅速定位机器人定位问题的所在，从而有针对性的提高机器人的定位精度；计算机处理单元还将异常测试数据全部提出，基于剩余的测试数据计算重复定位精度；另一种方式是：将异常测试数据的Xi、Yi、Zi均
修改为第一最大值，然后基于包含所述修改后的异常测试数据的所有测试数据进行重复定位精度的计算；所述第一最大值为根据经验设置；
[0042] 计算机处理单元获取和本次运动配置文件对应的标准值(获取标准值可以从本地获取、测试人员
指定、从网络获取)，将该计算得到的重复定位精度值和标准值进行比较，如果重复定位精度值小于等于标准值，则显示精度符合标准，否则显示精度不符合标准；计算机处理单元将重复定位精度值、采用的运动配置文件、标准值，是否符合标准等信息推送到显示单元，显示单元显示所述信息；优选的：显示单元位于测试人员的移动终端、台式计算机中；
[0043] 检测装置的测试范围是指通过拖拽三个电子式千分表的专用平面测头能够使得三支专用平面测头的测头平面均与球头组件的球头可靠接触所能确定的范围；
[0044] 运动配置文件包括多条测试记录，多条测试记录中的一条或多条对应相同或者不同的测试路径；
[0045] 表1测试实例A
[0046]
[0047] 对测试实例A，通过计算得，每组试验的最大偏差分别为41、41、46，取最大值46，则
机械臂重复定位最大偏差为0.046mm，重复定位精度±0.023mm。
[0048] 实时测试数据均保存于计算机处理单元中，大大的增加了一次完整的测试能够包含的测试量，电子千分表无需进行测试数据保存；
[0049] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：第一、成本非常低。检测装置中涉及到的零部件均为市场上成熟且已量产的产品，其中电子式千分表的精度为0.001mm，三块表的整体精度小于0.002mm，远超过市面上多数机器人的重复定位精度0.02mm的要求，硬件成本不足5000元，且同样能够达到很高重复定位精度测试要求。第二、操作简便，易学易用。由于本检测装置总体重量小于5kg，方便移动及调整，在测试时只需将电子式千分表与计算机连接即可进行测试。
[0050] 以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
