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干货 | 机器人视觉零点标定

工业机器人大咖2021-03-06 16:22:13


机器人的零点标定是需要将机器人的机械信息和位置信息同步,来定义机器人的物理位置,从而使机器人能够准确地按照原定位置移动。通常在机器人出厂前已经进行了零点标定。但是,机器人还是很有可能丢失零点数据,需要重新经行零点标定。

在如下情况,机器人必须进行零点标定:

1:机器人执行一个初始化启动;
2:SRAM的备份电池的电压下降导致mastering数据丢失;
3:SPC(轴编码器)备份电池电压下降导致脉冲计数丢失;
4:在关机的情况下卸下电池盒子;
5:编码器电源线断开;
6:更换编码器。

在零点丢失的情况下,如果对机器人轨迹精度要求不高的应用前提下,可以以点动的方式,示教机器人各轴到0度位置(每一个运动轴的连接处有两个标签,只要刻线重合就是此轴的0度)如下图示1。

图1 机器人机械零点刻度

但是对于激光切割,弧焊等对机器人轨迹要求非常高的应用时,当机器人零点丢失后,就必须对机器人进行高精度零点标定功能。首先点动示教机器人至各轴0度位置,然后在通过视觉的零点标定功能来进一步提供机器人零点精度。

视觉零点标定(Vision Mastering)功能,将相机安装在机器人的工具尖端(无需精度),在多个机器人姿势下,自动测量已被固定的同一测量目标,调整J2~J5轴的零点标定参数和J2~J6轴的弹性系数。

要执行视觉零点标定功能,需要有以下硬件:支持视觉用的机器人控制柜,附带镜头的相机(可参考如下图示2),连接到控制柜的相机电缆,测量目标(可参考如下图示3)(视觉用点阵板),同样需要有以下软件:iRVision 2D Pkg(R685),iRCalibration VMaster(J992)。

图2相机和镜头

图3视觉用点阵板

本文介绍的不考虑重力补偿有效时的视觉零点标定的步骤。VisionMastering的方框流程图如下:

详细具体的安装要求如下:

相机安装位置和点阵板之间的位置要求如图4所示,相机的光轴尽量保持与点阵板平面垂直,相机的位置和目标(点阵板)的位置要在400mm以上,相机与J6轴法兰的中心距离在100mm以上,为了确保在做Vision Mastering的过程中机器人的手腕和相机之间不产生干涉,尽量使得机器人处在如图示的参考位置,如图5所示。相机视野如该图所示,十字的中心与标定板的中心重合。

图4 机器人测量姿势


图5 相机和机器人是否易干涉姿势

具体的操作流程如下:
1)MENU → 实用工具 → iRCalibration → 1 视觉零点标定 → 详细出现如下界面。


2)设定机器人需要的零点标定组;输入在视觉测量中要使用的工具坐标系编号。
3)在视觉零点标定画面上将光标指向“创建程序”,按下执行,显示如下画面:


选择相机的类型,输入焦距,点阵板间距,调节曝光时间,然后按LIVE出现如下界面。相机镜头所在的位置使得视野中的图片下图所示,记录参考位置。

然后让光标停在第6项,按住SHIFT+执行,然后SHIFT不要释放,等待机器人测量相机的位置完成,会出现如下图所示界面。


设置7-9项的相机摇动角度范围,W、P的范围是20-45度,R的角度范围是30-45度,角度不超过45度。光标停留在第10项点击执行,就会生成程序,如下图所示。


如果生成的测量程序的评估指标大于4.2,加大7-9对应的角度,如果还是不行,则可以将相机距离标定板的距离增加,再测量相机的位置,然后再次生成测量程序。

4)测量程序执行

按下Prev,回到如下界面。


将光标停在第四项,按下ENTER,进入显示测量程序的编辑画面。运行程序,运行过程中倍率要低于30%,初次运行该程序的时候必须要将倍率设置较低,以防止机器人上安装的工具或者相机和机器人本体相撞,若在程序运行中途停止,可以继续执行;若是中途出现了机器人在某个点位无法运动到,在保证点阵板在机器人的视野中,重新示教机器人程序中该点的点位,然后继续执行。


5)零点数据更新
将光标停在第五项更新零点标定数据,按下ENTER进入如下界面,执行更新后机器人的零点数据就更新。


补偿角度一般情况下应该小于1度,若是补偿角度大于1度,则要将测量程序再次执行。在没有重力补偿的时候,程序的评估指标应该要小于4.2。可以重复多次执行视觉零点标定,提高零点数据的精度。

执行零点标定会自动生成零点标定结果的日志文件,在机器人目录\Robot_1\MC下,VCMT_LOG.TXT,该文件可用记事本打开,打开后内容如下截图。


文章来源:机器人应用于维修

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