本發(fā)明涉及電子測量和數(shù)據(jù)處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種測量精度高、操作簡單，測量時間短的基于激光跟蹤儀的工業(yè)機(jī)器人性能測量方法。
背景技術(shù)：
：工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代化生產(chǎn)和流水線作業(yè)的核心設(shè)備，根據(jù)國家相關(guān)法規(guī)規(guī)定，需要對出廠或者長時間使用后的機(jī)器人進(jìn)行性能測量以確保機(jī)器人性能能夠達(dá)到規(guī)定的精度要求?！禛B/T12642-2013工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范及試驗(yàn)方法》對工業(yè)機(jī)器人的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了明確詳細(xì)的闡述。規(guī)范規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人14項(xiàng)需要進(jìn)行測量的性能指標(biāo)及其測試方法。14項(xiàng)指標(biāo)在測量時都被要求進(jìn)行多次循環(huán)測試，多項(xiàng)指標(biāo)又要求測量機(jī)器人末端的姿態(tài)，而傳統(tǒng)的測量方法一般無法測量得到機(jī)器人末端的姿態(tài)數(shù)據(jù)，同時存在測量精度低、需要手動設(shè)置試驗(yàn)位姿、手動保存原始數(shù)據(jù)、記錄原始參數(shù)、手動計算測量結(jié)果、填寫測試報告，操作過程非常復(fù)雜，測量耗費(fèi)時間長，對測量人員技術(shù)水平要求高等問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的測量方法測量精度低、操作過程復(fù)雜，測量時間長的不足，提供了一種測量精度高、操作簡單，測量時間短的基于激光跟蹤儀的工業(yè)機(jī)器人性能測量方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于激光跟蹤儀的工業(yè)機(jī)器人性能測量方法，包括激光跟蹤儀、計算機(jī)和設(shè)于機(jī)器人上的示教器，計算機(jī)分別與激光跟蹤儀和示教器電連接；包括如下步驟：(1-1)建立機(jī)器人工具坐標(biāo)系；(1-2)坐標(biāo)準(zhǔn)直；(1-3)確定機(jī)器人測量平面和試驗(yàn)位姿；(1-4)選擇距離準(zhǔn)確度作為測量項(xiàng)目；(1-5)激光跟蹤儀測量2個激光靶球的空間位置數(shù)據(jù)；(1-6)計算機(jī)計算測量距離和指令距離；(1-7)計算機(jī)輸出距離準(zhǔn)確度指標(biāo)，生成測試報告?，F(xiàn)有技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人末端姿態(tài)數(shù)據(jù)無法得到、測量精度低、過程復(fù)雜、耗費(fèi)時間長、對測量人員技術(shù)水平要求高；本發(fā)明依托激光跟蹤儀，實(shí)現(xiàn)精確地機(jī)器人自動化性能測量，測量精度高、操作簡單，測量時間短，有效提高了機(jī)器人性能測量結(jié)果的可靠性。本發(fā)明將機(jī)器人末端的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)器人TCP點(diǎn)上，建立工具坐標(biāo)系之后，機(jī)器人示教器上顯示的位置和姿態(tài)均為TCP點(diǎn)的位置和姿態(tài)，將激光跟蹤儀測量點(diǎn)和機(jī)器人示教器上顯示點(diǎn)統(tǒng)一為空間同一點(diǎn)；將測量系統(tǒng)和指令系統(tǒng)的坐標(biāo)數(shù)值統(tǒng)一在同一坐標(biāo)系下。作為優(yōu)選，所述步驟(1-1)包括如下步驟：將若干個激光靶球固定在機(jī)器人末端的夾具上，選取其中一個靶球作為TCP點(diǎn)，將機(jī)器人依次移動至運(yùn)動空間中不在同一直線上的n個位置，在每個位置處的機(jī)器人姿態(tài)均進(jìn)行變化；激光跟蹤儀測量TCP點(diǎn)的n組位置數(shù)據(jù)m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，i＝1，2，...，n；計算機(jī)從示教器上讀取n組機(jī)器人末端的位姿數(shù)據(jù)p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i)，a(i)，b(i)，c(i))，其中，x(i)，y(i)，z(i)為TCP點(diǎn)相對機(jī)器人末端的三維坐標(biāo)平移量；將p(i)用如下矩陣表示：p(i)=n0(i)o0(i)a0(i)x(i)n1(i)o1(i)a1(i)y(i)n2(i)o2(i)a2(i)z(i)0001;]]>其中，向量n0(i)，o0(i)，a0(i)，n1(i)，o1(i)，a1(i)，n2(i)，o2(i)，a2(i)由(a(i)，b(i)，c(i))唯一確定；設(shè)定x，y，z為TCP點(diǎn)相對機(jī)器人末端的三維坐標(biāo)平移量，則機(jī)器人末端轉(zhuǎn)換到TCP點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣T可表示為T=100x010y000z0001]]>利用公式n0(i)o0(i)a0(i)xt(i)n1(i)o1(i)a1(i)yt(i)n2(i)o2(i)a2(i)zt(i)0001=p(i)*T]]>計算得到xt(i)，yt(i)，zt(i)，其中，TCP點(diǎn)位置數(shù)據(jù)Pt(i)＝(xt(i)，yt(i)，zt(i))；利用公式|Pt(i)-Pt(j)|＝|m(i)-m(j)|，求解x，y，z；i，j＝1，2，..n；i≠j；將x，y，z輸入到機(jī)器人示教器上，示教器建立工具坐標(biāo)系，示教器顯示TCP點(diǎn)的空間位姿數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，步驟(1-2)包括如下步驟：將機(jī)器人依次移動至運(yùn)動空間中不在同一直線上的任意n個位置，每個位置處的機(jī)器人姿態(tài)均進(jìn)行變化；激光跟蹤儀測量n組空間位置數(shù)據(jù)m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，計算機(jī)讀取示教器的位置數(shù)據(jù)p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i))；利用公式T＝B*A-1計算測量坐標(biāo)系和機(jī)座坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣T，其中，A-1為矩陣A的逆；利用公式計算機(jī)座坐標(biāo)系下的位置數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，步驟(1-3)包括如下步驟：根據(jù)被測機(jī)器人實(shí)際工作空間范圍，從GB/T12642-2013標(biāo)準(zhǔn)提供的4個測試立方體中選擇最合適的測試立方體和測試平面，確定機(jī)器人測量平面和試驗(yàn)位姿。作為優(yōu)選，步驟(1-4)包括如下步驟：激光跟蹤儀測量2個激光靶球的位置，得到2個激光靶球的位姿數(shù)據(jù)pt(i1)＝(xm(i1)，ym(i1)，zm(i1)，am(i1)，bm(i1)，cm(i1))，其中i1＝1，2；每個激光靶球的位置循環(huán)測量30次，分別得到兩個激光靶球的30組測試數(shù)據(jù)pm(i1，j1)，i1＝1，2；j1＝1，2，...，30。作為優(yōu)選，步驟(1-6)包括如下步驟：(6-1)計算機(jī)讀取示教器上的指令位置p(i1)p(i1)＝(xc(i1)，yc(i1)，zc(i1)，ac(i1)，bc(i1)，cc(i1))；(6-2)計算機(jī)計算測量距離(6-2-1)計算機(jī)利用公式Dp(j1)=(xm(1,j1)-xm(2,j1))2+(ym(1,j1)-ym(2,j1))2+(zm(1,j1)-zm(2,j1))2]]>計算2個激光靶球位置距離Dp(j1)；Da(j1)＝am(1，j1)-am(2，j1)Db(j1)＝bm(1，j1)-bm(2，j1)(6-2-2)計算機(jī)利用公式Dc(j1)＝cm(1，j1)-cm(2，j1)計算每個激光靶球的姿態(tài)距離Da(j1)，Db(j1)，Dc(j1)；(6-2-3)計算機(jī)利用公式計算每個激光靶球的平均距離Avg(Dp)，Avg(Da)，Avg(Db)和Avg(Dc)；(6-3)計算指令距離(6-3-1)計算機(jī)利用公式計算位置距離Dcp；(6-3-2)計算機(jī)利用公式計算姿態(tài)距離Dca，Dcb和Dcc；(6-4)計算機(jī)利用公式計算距離準(zhǔn)確度指標(biāo)ADp、ADb和ADc。因此，本發(fā)明具有如下有益效果：可精確實(shí)現(xiàn)機(jī)器人性能測量，測量精度高、操作簡單，測量時間短，有效提高了機(jī)器人性能測量結(jié)果的可靠性。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。如圖1所示的實(shí)施例是一種基于激光跟蹤儀的工業(yè)機(jī)器人性能測量方法，包括激光跟蹤儀、計算機(jī)和設(shè)于機(jī)器人上的示教器，計算機(jī)分別與激光跟蹤儀和示教器電連接；包括如下步驟：步驟100，建立機(jī)器人工具坐標(biāo)系將5個激光靶球固定在機(jī)器人末端的夾具上，選取其中一個靶球作為TCP點(diǎn)，將機(jī)器人依次移動至運(yùn)動空間中不在同一直線上的n＝8個位置，在每個位置處的機(jī)器人姿態(tài)均進(jìn)行變化；激光跟蹤儀測量TCP點(diǎn)的n組位置數(shù)據(jù)m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，i＝1，2，...，n；計算機(jī)從示教器上讀取n組機(jī)器人末端的位姿數(shù)據(jù)p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i)，a(i)，b(i)，c(i))，其中，x(i)，y(i)，z(i)為TCP點(diǎn)相對機(jī)器人末端的三維坐標(biāo)平移量；將p(i)用如下矩陣表示：p(i)=n0(i)o0(i)a0(i)x(i)n1(i)o1(i)a1(i)y(i)n2(i)o2(i)a2(i)z(i)0001;]]>其中，向量n0(i)，o0(i)，a0(i)，n1(i)，o1(i)，a1(i)，n2(i)，o2(i)，a2(i)由(a(i)，b(i)，c(i))唯一確定；設(shè)定x，y，z為TCP點(diǎn)相對機(jī)器人末端的三維坐標(biāo)平移量，則機(jī)器人末端轉(zhuǎn)換到TCP點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣T可表示為T=100x010y000z0001]]>利用公式n0(i)o0(i)a0(i)xt(i)n1(i)o1(i)a1(i)yt(i)n2(i)o2(i)a2(i)zt(i)0001=p(i)*T]]>計算得到xt(i)，yt(i)，zt(i)，其中，TCP點(diǎn)位置數(shù)據(jù)Pt(i)＝(xt(i)，yt(i)，zt(i))；利用公式|Pt(i)-Pt(j)|＝|m(i)-m(j)|，求解x，y，z；i，j＝1，2，..n；i≠j；將x，y，z輸入到機(jī)器人示教器上，示教器建立工具坐標(biāo)系，示教器顯示TCP點(diǎn)的空間位姿數(shù)據(jù)。步驟200，坐標(biāo)準(zhǔn)直；將機(jī)器人依次移動至運(yùn)動空間中不在同一直線上的任意n個位置，每個位置處的機(jī)器人姿態(tài)均進(jìn)行變化；激光跟蹤儀測量n組空間位置數(shù)據(jù)m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，計算機(jī)讀取示教器的位置數(shù)據(jù)p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i))；利用公式T＝B*A-1計算測量坐標(biāo)系和機(jī)座坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣T，其中，A-1為矩陣A的逆；利用公式計算機(jī)座坐標(biāo)系下的位置數(shù)據(jù)。步驟300，確定機(jī)器人測量平面和試驗(yàn)位姿；根據(jù)被測機(jī)器人實(shí)際工作空間范圍，從GB/T12642-2013標(biāo)準(zhǔn)提供的4個測試立方體中選擇最合適的測試立方體和測試平面，確定機(jī)器人測量平面和試驗(yàn)位姿。步驟400，選擇距離準(zhǔn)確度作為測量項(xiàng)目；根據(jù)GB/T12642-2013，測量項(xiàng)目類型可分為兩大類，一：位姿類型測量項(xiàng)目，主要包括：位姿準(zhǔn)確度和位姿重復(fù)性、多方向位姿準(zhǔn)確度變動、距離準(zhǔn)確度和距離重復(fù)性、位姿特性漂移、互換性、靜態(tài)柔順性，這類測量項(xiàng)目特點(diǎn)是只需要關(guān)注機(jī)器人運(yùn)動到達(dá)某一位姿的性能，不需要關(guān)注運(yùn)動過程的具體軌跡，對測量來說，只需要在機(jī)器人運(yùn)動到某一位姿后，等待機(jī)器人穩(wěn)定，進(jìn)行測量；二：軌跡類型測量項(xiàng)目，主要包括：位置穩(wěn)定時間、位置超調(diào)量、軌跡準(zhǔn)確度和軌跡重復(fù)性、重復(fù)定向軌跡準(zhǔn)確度、拐角偏差、軌跡速度特性、最小定位時間、擺動偏差，這類測量項(xiàng)目需要關(guān)注機(jī)器人整個運(yùn)動過程，需要測量整條軌跡。步驟500，激光跟蹤儀測量2個激光靶球的空間位置數(shù)據(jù)；激光跟蹤儀測量2個激光靶球的位置，得到2個激光靶球的位姿數(shù)據(jù)pt(i1)＝(xm(i1)，ym(i1)，zm(i1)，am(i1)，bm(i1)，cm(i1))，其中i1＝1，2；每個激光靶球的位置循環(huán)測量30次，分別得到兩個激光靶球的30組測試數(shù)據(jù)pm(i1，j1)，i1＝1，2；j1＝1，2，...，30。步驟600，計算機(jī)計算測量距離和指令距離；步驟610，計算機(jī)讀取示教器上的指令位置p(i1)p(i1)＝(xc(i1)，yc(i1)，zc(i1)，ac(i1)，bc(i1)，cc(i1))；步驟620，計算機(jī)計算測量距離步驟621，計算機(jī)利用公式Dp(j1)=(xm(1,j1)-xm(2,j1))2+(ym(1,j1)-ym(2,j1))2+(zm(1,j1)-zm(2,j1))2]]>計算2個激光靶球位置距離Dp(j1)；步驟622，計算機(jī)利用公式計算每個激光靶球的姿態(tài)距離Da(j1)，Db(j1)，Dc(j1)；步驟623，計算機(jī)利用公式計算每個激光靶球的平均距離Avg(Dp)，Avg(Da)，Avg(Db)和Avg(Dc)；步驟630，計算指令距離步驟631，計算機(jī)利用公式計算位置距離Dcp；步驟632，計算機(jī)利用公式計算姿態(tài)距離Dca，Dcb和Dcc；步驟640，計算機(jī)利用公式計算距離準(zhǔn)確度指標(biāo)ADp、ADb和ADc。步驟700，計算機(jī)輸出距離準(zhǔn)確度指標(biāo)，生成測試報告。應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3