一种基于空间曲面约束的工业机器人在线标定装置.PDF

(19)中华人民共和国国家知识产权局 *CN102654387A* (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 102654387 A (43)申请公布日 2012.09.05 (21)申请号 201210168487.5 (22)申请日 2012.05.25 (71)申请人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200 号 (72)发明人 刘永 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 唐代盛 (51)Int.Cl. G01B 11/00 (2006.01) 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 2 页 权利要求书3 页 说明书6 页 附图2 页 (54)发明名称 一种基于空间曲面约束的工业机器人在线标 定装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于空间曲面约束的工 业机器人在线标定装置及其方法，包括点光源激 光器和激光束的接收装置，接收装置由PSD、球关 节、基座、信号处理电路、数据采集卡、工业控制计 算机、工业机器人控制器组成，激光器通过连接装 置刚性固定在机器人末端，接收装置放置在工业 机器人本体的工作空间内，PSD 通过刚性连杆固 定连接在球关节上，数据采集器卡通过信号处理 电路与PSD 相连，数据采集器卡与工业控制计算 机相连接。本发明激光束能够垂直投射到PSD 中 心点上，进一步减小了由于圆柱形激光束倾斜投 射到PSD 中心点产生的误差。 A 7 8 3 4 5 6 2 0 1 N C CN 102654387 A 权 利 要 求 书 1/3 页 1. 一种基于空间曲面约束的工业机器人在线标定装置，其特征在于包括点光源激光器 （2）和激光束（3）的接收装置，接收装置由PSD （4）、球关节（12）、基座（13）、信号处理电路 （5）、数据采集卡（6）、工业控制计算机（7）、工业机器人控制器（8）组成，激光器（2）通过连 接装置（1）刚性固定在机器人末端（10），接收装置放置在工业机器人本体（9）的工作空间 内，PSD （4）通过刚性连杆固定连接在球关节（12）上，数据采集器卡（6）通过信号处理电路 （5）与PSD （4）相连，数据采集器卡（6）与工业控制计算机（7）相连接，工业控制计算机（7） 与工业机器人控制器（8）相通信，机器人末端（10）带动激光器（2）移动，使得激光束（3）从 不同的方向投射到PSD （4）感光面上，根据激光器（2）发射的激光束（3）方向，PSD （4）绕 球关节（12）自由旋转调整方向垂直的接收激光束（3），在旋转过程中PSD （4）的感光面中 心点（11）始终处于以球关节（12）的中心点为球心的同一球面上，PSD （4）检测激光束光斑 在PSD （4）感光面的二维位置，数据采集卡（6）采集由信号处理电路（5）传来的激光束光斑 在PSD （4）感光面上的位置信息，并将位置信息发送给工业控制计算机（7），该工业机器人 控制器（8）控制机器人本体（9）的移动。 2. 一种根据权利要求1 所述的基于空间曲面约束的工业机器人在线标定装置实现的 方法，其特征在于步骤如下： 第一步，将一个绕球关节（12）自由旋转的PSD （4）放置在工业机器人可达工作空间的 任意位置，PSD （4）的感光面中心点（11）为激光束约束点； 第二步，机器人末端（10）带动激光器（2）移动，将激光束投射到PSD （4）的感光面中 心点（11）上，设定PSD 感光面的方位，并在此方位不变的情况下，机器人末端带动激光束小 角度偏转且激光束投射到PSD 感光面中心点上，然后机器人末端（10）