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API测量解决方案助力博士团队开发高强度雕刻机器人

2019-08-28     api

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API-Radian激光跟踪仪与165kg级雕刻机器人


上交大-耶鲁机器人开发博士团队

使用API-Radian激光跟踪仪标定大型机器人


精英团队:该机器人开发精英团队由多名上海交通大学以及耶鲁大学毕业、在读博士组成。其开发领域是面向大尺寸、高强度的雕刻机器人领域,包括硬件以及机器人控制软件系统。该团队的研发能力在国内处于领先地位。此次需要标定的大型雕刻机器人,其雕刻强度达到了165千克。该开发团队的实验室坐落在位于中国山东省青岛市的株洲路上,这里云集了国内以及国外各精英企业的工厂及研发中心。

 

合作背景


由于团队开发的大型高强度雕刻机器人应用于精细雕刻领域,所以其对标定精度的要求也极高。此次测量,开发团队希望:

1.对机器人各轴的运动轨迹进行全方位标定,并进行精度补偿;

2.得到各轴轴线的终端坐标,用于进一步开发其新一代大型高强度机器人控制系统。


通常来讲,对于大型机器人的标定本身就具有一定难度,而此次待标定的用于精细雕刻领域的165千克级7轴联动高强度机器人的标定还同时要求比一般大型机器人标定更高的精度,这样的条件使该团队犯了难,并四处寻找可完美解决此问题的测量解决方案。该团队的负责人在研读了API公司丰富的《行业成功案例》后,邀请API公司为其提供高品质测量解决方案。

 

机器人各轴运动轨迹精密测量与补偿

 

该待标定机器人属于7轴联动大型雕刻机器人,因为其轴数较多,结构较复杂,所以要对该机器人进行标定就必须先要确定其每个轴的运转是否正常,再进行统一联动状态下的最终标定。


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待标定165kg级雕刻机器人7轴位置示意


对于该机器人每个轴的运动轨迹标定,API工程师将使用Radian激光跟踪仪分别在机器人每一轴转动时动态扫描取点,Radian每秒3000点的取样速率可在有限运动路径中记录下众多运动轨迹上点的坐标,随后用众多点的坐标拟合成圆,并计算出圆心,将每一点与圆心连线,从而得到各线段之间的角度关系(见下图)。随后,API工程师用Radian激光跟踪仪测出的角度数据与机床操作系统中显示的角度数据做比对,计算出机器人的减速比调整值,最终在控制系统中进行补偿、提高机器人的精度。


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Radian测量机器人第2轴


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测量第1轴及第2轴在测量软件中的示意


便捷快速的完美解决方案


“对于各轴轴线的终端坐标的测量其实已经困扰我们很久了,但是一直没有找到一个很好的解决方法。我们也试过一些其它的测量手段,但是依旧没能完全解决问题。直到使用了APIRadian激光跟踪仪,工程师只是简单的画了两个小圈儿,就得到了我们想要的数据。非常的便捷、迅速,真是太完美了!”团队的负责人孔博士说到。


关于轴线终端坐标的测量,API的工程师作出了这样的解决方案:在补偿了机器人每个轴的运动精度后,并在确定了联动正常的情况下,工程师在每个轴的不同位置取一固定点,然后开动机器人分别进行扫描取点测量,通过软件将这些点拟合成圆,并将两个圆的圆心连接,从而进一步计算出轴线的终端坐标。(见下图)


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第1轴与第4轴轴线测量


Active Target主动靶标使测量便捷

 

此次测量中,API的工程师还使用了API专利的跟踪仪主动靶标“Active Target”。 普通靶球由于人员操作失误等原因可能造成断光(激光跟踪仪射出的激光被阻断),从而中断测量。而Active Target不同于普通的靶球,它始终面对靶球,并会根据跟踪仪的位置调整而自动调整,始终不会断光,大幅加快了测量速度、提升了工作效率。


高防尘等级适用于恶劣工作现场

 

值得一提的是,此次测量现场还有诸多的各种型号雕刻、切削用机器人及机床,由于各工作单元均处于工作状态,所以现场的灰尘较大,而APIRadian激光跟踪仪具有高防尘防护等级,在这种恶劣的工作现场中仍然可以稳定工作,提供完美测量数据。

 

 关于API

 

美国自动精密工程公司(API公司)于1987年创建,总部位于美国马里兰州的洛克威尔城。API公司自成立以来, 始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产,产品已广泛应用于美国及世界各国的先进制造领域,并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。API公司拥有一支经验丰富、能力卓著的工程师队伍,不断开发出先进的创新性产品,以满足快速发展的工业技术的需要。在美国联邦政府、企业及科学研究的诸多项目中,API公司都是积极参与者和关键技术伙伴。迄今为止所取得的成就使其在国际精密测量领域享有很高的声誉。


关键词:激光跟踪仪;测量;机器人检测 | 作者 :

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