API Radian激光跟踪仪工业机器人标定应用纪实

工业机器人与现代化生产

从20世纪50年代开始，工业机器人就在人类生产中有了最初的应用：基于伺服系统的相关灵感，工程师Joseph F. Englberger与George Devol共同开发了一台名为Unimate的工业机器人，并应用于通用汽车的生产车间，完成捡拾、放置的重复工作，自此，工业机器人技术开始蓬勃发展，在工业生产领域代替人类完成很多繁重、重复的流程性作业。        

由此，越来越多种类和功能的工业机器人，开始被设计制造出来并服务于人类的生产。  

本案例待标定工业机器人及应用需求

本案例中，待标定的工业机器人为刻字机器人，其主要任务就是给制造完成的大型工件产品刻上名牌、型号、等文字标识。为保障刻字内容整齐美观，该刻字机器人需要在正式使用前进行精度标定，以满足应用需求。其中，具体需求如下：       

 ① 要求机器人重复定位精度达到±0.05mm；   

 ② 客户要求在1工作日内完成本次标定任务以保障生产。         

API机器人校准解决方案

API开发了一套针对工业机器人各个性能的、有效的评估检测方案，其中包括：位姿准确度和重复性检测、多方向位姿准确度变动、距离准确度和重复性、位置稳定时间和超调量、位姿漂移特征、互换性、轨迹准确度和重复性、重定向轨迹准确度、拐角偏差、轨迹速度特征、最小定位时间、静态柔顺性、摆动偏差，这14项性能检测，都可以采用API品牌的Radian激光跟踪仪配合RMS软件来实现。

 图1：API品牌Radian系列激光跟踪仪  

图2：固定于机器人末端的激光接收装置及性能介绍    

源自激光跟踪仪的精准测量

检测时，只需根据需求在机器人末端部署相应的激光接收装置（请参考图2示意），即可启动激光跟踪仪，并自动完成全套流程的检测与评估。

Radian激光跟踪仪会射出激光，并将激光锁定至固定在执行机构末端的靶球（或靶标）中心，工业机器人在其运动范围内移动的同时，激光跟踪仪会实时记录下点位坐标或轨迹，并反馈至PC中的RMS软件进行数据的分析及评估。        

通过机器人真实运动位置与其理论位置相比较，即可得到运动的偏差，从而针对这些偏差进行补偿，实现机器人的标定。   

图3：本案例测量现场-1       

本案例中的实际操作

本案例中，由于无需检测6自由度（姿态）数据，且无需进行轨迹监测，只对该刻字机器人定位精度有校准需求，所以API测量团队制定了Radian激光跟踪仪+高精度靶球（SMR）以及API RMS机器人检测软件的方案实施此次标定作业。   

图4：本案例测量现场-2

作业时，工程师将Radian激光跟踪仪布设在待测刻字机器人周边合适位置，将高精度靶球固定于机器人末端，机器人按照预设程序跑完待测点位，在每个待测点位停顿时，Radian激光跟踪仪即以1000点/秒的测量速率记录下该点坐标传输至软件端，后与标准值做比较，得出偏差，完成补偿，实现标定。从设备布设到完成标定、复查，用时不超过1.5小时，完全满足并大幅优于客户需求标准。

图5：标定前的刻字效果展示      

图6：标定后的刻字效果展示  

结论

请参考图5及图6，为使用Radian激光跟踪仪标定前后，本案例刻字机器人的刻字表现对比。事实证明，Radian激光跟踪仪以微米级别的测量精度、大尺度的测量范围、简洁友好的人机交互界面等性能及特征，可助力各类工业机器人、协作机器人、医疗机器人等的诊断与标定，精准与高效兼得！        

图7：API公司总部大楼

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需求。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。

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（API公司）

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