机器人自动测量系统以及测量方法和过程
本发明涉及机器人应用技术领域，尤其是一种机器人自动测量系统及测量方法。
背景技术：
根据测量原理，测量传感器可分为接触型和非接触型两种。接触测量的原理基于触觉传感器。例如，常规的3D坐标测量机是接触测量。沿三个方向移动探针以使探针与工件表面接触，然后使用探针上的力传感器实现对准。物体测量；非接触式测量基于超声波，激光和视觉传感器。这种传感器还可以通过移动平台来测量工件。接触传感器很难自动测量未知尺寸的工件。自动非接触式测量大多采用被动触发方式。必须先将非接触式传感器移至距工件一定距离，然后才能触发该传感器，以将信号发送至运动执行器以执行运动。在机构停止运动后，传感器会进行检测。从上面可以看出，当前用于自动测量的设备很难具有有效的自动在线检测功能。
在实际生产实践中，特别是对于大规模工业生产，对产品自动测量的需求变得越来越紧迫。此外，随着自动化生产的不断发展，所有生产环节都需要高效灵活的自动化解决方案。计划以及许多生产环节，例如工件装载，夹紧，加工，测试和组装，都希望达到自动化生产要求。但是，现有设备都无法独立有效地进行工件检测，难以满足实际需求。
此外，随着科学技术的发展，标准机器人已逐渐应用于工业领域。如果将标准的机器人集成到测量系统中，将大大提高测量效率，并且能够满足企业进行自动化测试的需求。但是，现有技术中没有基于机器人的自动测量系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种机器人自动测量系统和测量方法，该机器人自动测量系统和测量方法采用主动测量机制，无需人工干预即可测量未知工件，并且可以实现高度的灵活性和生产自动化。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种机器人自动测量系统，包括机器人，自动测量部件，托盘和输送线，其中，自动测量部件布置在机器人臂的末端，自动测量部件包括连接框架，力传感器和激光测距传感器和视觉传感器，力传感器固定连接到机器人手臂的一端，连接框架的上端固定连接到力传感器，激光测距传感器和视觉传感器分别布置在连接框架中。在两侧，将工件放置在托盘上，将托盘通过输送线发送到测量站，通过自动测量组件对测量站上的工件进行测量，并且自动测量部件由机器人驱动。在移动时，托盘配有校准块。
力传感器的上端通过适配器法兰固定连接到机器人手臂的端部。
输送线上装有极限传感器，极限传感器通过触摸托盘来发送信号以控制机器人启动。
一种机器人自动测量系统的测量方法，其特征在于：
一、将工件夹紧在货盘上，并将货盘通过输送线运输到机器人的测量站；
二、自动测量组件由机器人驱动，依次移至工件的顶部，侧面和背面，并通过视觉传感器测量工件的轮廓尺寸；
三、机器人系统根据步骤2中获得的工件轮廓尺寸，确定要在工件上精确测量的特征点以及机器人与工件之间的干扰区域，并根据特征进行规划准确测量的点和干扰区域机器人手臂末端的测量路径；
四、机器人的机械臂末端按照步骤3中计划的测量路径移动，并且通过激光距离传感器测量到要在工件上精确测量的特征点的距离并反馈到由机器人系统确定的机器人系统相对于机器人坐标原点要精确测量的每个特征点的坐标值；
五、机器人扫描托盘上的校准块，以确认工件相对于托盘坐标系的坐标值。
在测量过程中，通过力传感器测量机器人手臂末端的力。当自动测量组件干扰工件时，力传感器会发送信号以控制机器人停止运行。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用主动测量机制，无需人工干预即可测量未知工件，实现了高度的灵活性和生产自动化。
2、根据轮廓尺寸和视觉传感器检测到的干涉区域来确定本发明的机器人的测量路径。机器人可以根据计算出的测量轨迹高速运行，大大提高了检测效率。
3、本发明的测量值可以直接是零件的特征之间的相对尺寸关系自动测量设备，或者零件相对于托盘上的校准点的相对位置关系，这会降低检测精度机器人运动误差引起的误差，提高了测量系统的精度。
4、本发明在机械臂的端部装有力传感器自动测量设备，可以避免由于自动检测装置与工件之间的碰撞而造成的损坏，并提高了系统的安全性。
图纸说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是图1中A的放大图，
图3是图1中本发明工作状态的示意图1，
图。图4是图3中本发明工作状态的第二示意图。 1。
其中，1是机器人，2是自动测量组件，21是适配器法兰，22是力传感器，23是激光测距传感器，24是连接框架，25是视觉传感器，3是工件，4是托盘，41是校准块，5是输送线。
具体的实现方法
下面将参考附图更详细地描述本发明。
如图1至图4所示，本发明包括机器人1、自动测量组件2、托盘4和输送线5，其中，自动测量组件2布置在机器人的机械臂的末端。自动测量组件2包括连接框架2 4、，力传感器2 2、，激光测距传感器23和视觉传感器25，力传感器22固定连接到机器人1的机器人手臂的末端。机器人1与连接架24的上端连接。力传感器22固定连接，激光测距传感器23和视觉传感器25分别布置在连接架24的两侧，工件3放置在托盘4上，托盘4通过输送线5送至测量站，位于测量站的工件3由自动测量组件2进行测量，驱动自动测量组件2移动由机器人1。
如图2所示，力传感器22的上端通过适配器法兰21固定地连接到机器人1的机械臂的端部。
如图如图1所示，在托盘4上设置有校准块41，并且机器人1可以通过扫描托盘4上的校准块41来确认工件3相对于托盘4的坐标系的位置。
在输送线5上设置了极限传感器。在托盘4移动到测量站之后，触摸极限传感器，并且极限传感器发送信号以使控制系统启动机器人1的工作。
机器人1、力传感器2 2、激光测距传感器2 3、视觉传感器25和极限传感器都是本领域众所周知的技术。
本发明的工作原理是：
如图1和图3至图4所示，将工件3安装在托盘4上，并通过输送线5将其运送至机器人1的测量站。在机器人1接收到托盘4的指示之后。首先，通过视觉传感器25测量工件3的上部，侧面和后部的轮廓尺寸，然后根据预设的特征识别程序，确定要精确测量的特征点，并确定工件之间的干涉区域。机器人1和工件3生成，然后基于干涉区域和等待区域精确特征测量机器人1自动计划机器人手臂末端的测量路径。机器人1的机械臂的末端根据计划的测量路径移动到相应位置，并使用激光测距传感器23来测量要相对于工件3精确测量的特征的精度。返回距离值到机器人1系统，然后机器人1系统计算要精确测量的每个特征点相对于机器人1坐标原点的距离，从而获得每个坐标点相对于机器人1坐标原点的坐标值，然后通过系统进行计算。获得零件的每个特征尺寸的尺寸。这一步是生产线加工的序幕。下一步是获得托板4和工件3的相对位置。然而，在输送线5和固定装置之间的定位通常是不准确的，或者没有定位装置。如图1所示，通过扫描托盘4上的校准块41，可以确认工件3相对于托盘4的坐标系的坐标值。整个测量完成，测量数据被传输到生产控制系统，并且工件3通过输送线5被发送到生产线进行处理。机器人1系统确定要精确测量的特征点，干涉区域，测量路径规划和坐标值都是本领域众所周知的技术。
力传感器22可以测量机器人1的机械臂末端的力变化，也就是说，如果自动测量组件2与工件3发生干涉，力传感器22会立即将信号反馈给机器人。机器人1，机器人将立即停止，从而可以保护检测设备，使机器人1可以提高实际运行速度，还可以避免由于机器人的程序错误而引起的检测设备的碰撞和损坏。 1。
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