本發(fā)明涉及機器人標定，具體而言，涉及一種機器人工具坐標系標定裝置及方法。

背景技術：

1、在現(xiàn)代工業(yè)自動化與智能制造領域，機器人扮演著重要的角色，其精準的運動控制與高效的工作能力是實現(xiàn)生產線自動化、提升制造精度的關鍵。機器人工具坐標系的標定，作為確保機器人作業(yè)精度的基石，其準確性和效率對工業(yè)機器人性能的發(fā)揮具有決定性影響。

2、傳統(tǒng)的機器人工具坐標系標定方法主要依賴于人工操作，操作者需通過手眼協(xié)調，借助測量工具或參考點，來確定機器人末端執(zhí)行器在空間中的精確位置與方向。這種方法不僅耗時耗力，而且由于人的視覺誤差、操作誤差等因素，難以達到高精度的標定要求，特別是在需要頻繁更換工具或在微米級精度要求的場合，人工標定的局限性更加突出。隨著工業(yè)機器人應用范圍的不斷擴大，特別是在精密裝配、高精度加工、復雜軌跡焊接等對精度有極高要求的作業(yè)中，僅僅依賴人工標定工具坐標系已無法滿足現(xiàn)代制造技術的發(fā)展需求。人工標定的效率低下、精度不穩(wěn)定成為限制機器人自動化水平和生產效率提升的瓶頸。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種機器人工具坐標系標定裝置及方法，能夠解決現(xiàn)有技術的標定方式，標定精度和標定效率較低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的一方面，提供了一種機器人工具坐標系標定裝置，包括：控制裝置，被構造為與機器人通信連接；激光裝置，激光裝置包括激光發(fā)射模塊和激光接收模塊，激光發(fā)射模塊和激光接收模塊均與控制裝置通信連接，激光發(fā)射模塊被構造為能夠形成十字型激光束，激光接收模塊能夠接收十字型激光束，形成十字型激光束的兩條第一激光束相互垂直。

3、進一步地，激光發(fā)射模塊被構造為還能夠形成外圍激光束，十字型激光束位于外圍激光束圍成的區(qū)域內，激光接收模塊能夠接收外圍激光束。

4、進一步地，外圍激光束為菱形或者正方形，外圍激光束包括四條第二激光束，十字型激光束形成菱形或正方形的對角線。

5、進一步地，激光發(fā)射模塊包括兩個第一激光發(fā)射部，激光接收模塊包括兩個第一激光接收部，兩個第一激光發(fā)射部與兩個第一激光接收部一一對應設置，第一激光接收部用于接收對應的第一激光發(fā)射部發(fā)出的第一激光束，兩個第一激光發(fā)射部發(fā)射的第一激光束形成十字型激光束。

6、進一步地，激光發(fā)射模塊還包括四個第二激光發(fā)射部，激光接收模塊還包括四個第二激光接收部，四個第二激光發(fā)射部與四個第二激光接收部一一對應設置，第二激光接收部用于接收對應的第二激光發(fā)射部發(fā)出的第二激光束，四個第二激光發(fā)射部發(fā)射的第二激光束形成外圍激光束。

7、進一步地，激光裝置還包括四個激光組件，四個激光組件沿周向間隔排布，兩個第一激光發(fā)射部分別設置在其中兩個激光組件上，兩個第一激光接收部分別設置在其余兩個激光組件上，以形成十字型激光束，四個第二激光發(fā)射部和四個第二激光接收部設置在四個激光組件上，以形成外圍激光束。

8、進一步地，激光組件包括弧形安裝座，弧形安裝座的兩端端面相垂直，弧形安裝座的單個端面用于安裝第二激光發(fā)射部或第二激光接收部。

9、根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種機器人工具坐標系標定方法，利用如上述的機器人工具坐標系標定裝置，標定方法包括：s1：使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束中的一條第一激光束接觸，進行第一坐標軸的位置標定；s2：使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸，記錄第一標定點的坐標；s3：改變機器人工具的姿態(tài)和位置，重復上述s1和s2的操作，記錄第二標定點的坐標；s4：改變機器人工具的姿態(tài)和位置，重復上述s1和s2的操作，記錄第三標定點的坐標。

10、進一步地，進行第一坐標軸的位置標定的步驟之后包括：使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的另一條第一激光束接觸，進行第二坐標軸的位置標定。

11、進一步地，使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸的步驟包括：使機器人工具沿第二坐標軸移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸。

12、進一步地，使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸的步驟包括：使機器人工具做圓弧運動直至與形成十字型激光束中的另一第一條激光束接觸，以確認形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點的位置；然后，使機器人工具向形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點所在位置移動直至與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸。

13、進一步地，使機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸的步驟包括：使機器人工具移動直至機器人工具與形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點接觸；然后使機器人工具沿豎直方向向上移動直至機器人工具的末端離開形成十字型激光束的兩條第一激光束的交點；使機器人工具停止移動，并記錄第一標定點的坐標。

14、進一步地，控制機器人工具移動直至機器人工具的末端與形成十字型激光束中的一條第一激光束接觸的步驟之前包括：使機器人工具移動至外圍激光束圍成的區(qū)域內。

15、應用本發(fā)明的技術方案，設置有控制裝置和激光裝置，激光裝置包括激光發(fā)射模塊和激光接收模塊，激光發(fā)射模塊和激光接收模塊均與控制裝置通信連接，激光發(fā)射模塊被構造為能夠形成十字型激光束，利用本技術的機器人工具坐標系標定裝置獲取標定點的過程如下：激光發(fā)射模塊開啟，形成十字型激光束，激光接收模塊處于待命狀態(tài)，準備接收激光信號的變化，當機器人開始自動化標定流程時，在控制裝置的指令下，使機器人工具末端移動至十字型激光束所在位置，此時，通過控制裝置，引導機器人工具末端向x軸或y軸所在位置移動，標定過程中，機器人工具末端先與作為x軸的第一激光束接觸或作為y軸的第一激光束接觸均可。假設機器人工具末端在控制裝置的控制下移動至與作為x軸的第一激光束接觸時，說明當前機器人工具已經達到x軸，激光接收模塊檢測到激光信號的變化，并通過通信鏈路迅速將信號反饋給控制裝置，控制裝置接收到信號后，使得機器人完成對x軸位置的標定，然后在控制裝置的控制下，使機器人工具末端移動至與作為y軸的第一激光束接觸時，說明當前機器人工具已經達到x軸，激光接收模塊檢測到激光信號的變化，并通過通信鏈路迅速將信號反饋給控制裝置，控制裝置接收到信號后，使得機器人完成對x軸位置的標定，然后再使得機器人工具沿x軸移動直至機器人工具末端與兩條第一激光束的交點接觸，此時，說明當前機器人工具已經達到原點，激光接收模塊檢測到激光信號的變化，并通過通信鏈路迅速將信號反饋給控制裝置，控制裝置接收到信號后，控制裝置記錄下此時機器人的關節(jié)角度和機器人工具末端的坐標，作為第一標定點的數(shù)據，為了獲取第二個標定點，機器人在控制裝置的引導下，改變機器人工具的姿態(tài)和位置，確保機器人工具末端與原點位置和姿態(tài)不同，然后重復上述過程，直到機器人工具末端再次同時觸碰到兩條第一激光束的交點，控制裝置記錄下此時機器人的關節(jié)角度和機器人工具末端的坐標，作為第二個標定點的數(shù)據，最后，機器人再次調整機器人工具的姿態(tài)和位置，確保與前兩次的姿態(tài)和位置有差異，然后重復上述過程，獲取第三個標定點。由上述可知，整個標定過程充分利用了激光發(fā)射模塊和激光接收模塊的高精度檢測能力，結合控制裝置的智能化控制和數(shù)據處理能力，能夠實現(xiàn)自動標定機器人工具坐標系，減少了人工干預，既能夠提高標定的精度，還能夠提高標定的效率。