工業(yè)機器人服務(wù)人類生產(chǎn)

從20世紀(jì)50年代開始，工業(yè)機器人就在人類生產(chǎn)中有了最初的應(yīng)用：基于伺服系統(tǒng)的相關(guān)靈感，工程師Joseph F. Englberger與George Devol共同開發(fā)了一臺名為Unimate的工業(yè)機器人痴柔，并應(yīng)用于通用汽車的生產(chǎn)車間，完成撿拾模博、放置的重復(fù)工作溅蓖，自此，工業(yè)機器人技術(shù)開始蓬勃發(fā)展攘调，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域代替人類完成很多繁重剥讼、重復(fù)的流程性作業(yè)壕赘。( 《中國制造2025 – 高檔數(shù)控機床和機器人》，2018年5月乞芳，楊正澤铐儡，山東科學(xué)技術(shù)出版社。)

越來越多種類和功能的工業(yè)機器人细抠，開始被設(shè)計制造出來并服務(wù)于人類的生產(chǎn)庆葱。

工業(yè)機器人第七軸檢測需求

伴隨著工業(yè)機器人技術(shù)的不斷升級、以及功能的不斷豐富喧丛，擁有更多的軸向胚高，可以賦予機器人更多的靈活度，以及增加機器人的工作范圍粮剃，固而現(xiàn)代工業(yè)機器人除了各旋轉(zhuǎn)軸外恳蹲，還增加了第七軸，也常被稱為工業(yè)機器人的“行走系統(tǒng)”或“行走軸”俩滥。工業(yè)機器人的第七軸通常是由導(dǎo)軌系統(tǒng)構(gòu)成嘉蕾，采取地軸或天軸的方式，負(fù)載機器人或工作臺霜旧，實現(xiàn)“行走”的功能错忱。由于在整個系統(tǒng)中，第七軸處于較為“根基”的部位挂据，并起到承載的作用以清，其制造和調(diào)整精度以及穩(wěn)定性，就在一定程度上影響到整個機器人工作系統(tǒng)的工作精度和狀態(tài)崎逃。

故而掷倔，對于工業(yè)機器人第七軸的制造和調(diào)整精度往往有著極高的標(biāo)準(zhǔn)，對其檢測需求也非常嚴(yán)苛 – 需要使用微米級高精密檢測手段个绍，對其導(dǎo)軌的直線度勒葱、平行度，以及結(jié)合導(dǎo)軌間的高差進行綜合評價巴柿，從而確保整套系統(tǒng)工作的流暢性和穩(wěn)定性凛虽。

圖1：Radian激光跟蹤儀（從左至右：Plus/Pro/Core型號）

激光跟蹤儀導(dǎo)軌檢測方案

激光跟蹤儀，作為大尺寸精密測量的代表性儀器栓属，已被越來越廣泛地應(yīng)用于各制造領(lǐng)域礁懂。其具有可以在大尺度范圍內(nèi)以微米級別的測量精度對待測目標(biāo)實施3D/6D精準(zhǔn)測量的檢測能力，已在各制造領(lǐng)域的測量檢測環(huán)節(jié)中得到充分驗證周矢。激光跟蹤儀對于導(dǎo)軌直線度锣石、平行度的檢測，快速高效沟赏。只需將其架設(shè)在待測導(dǎo)軌周邊合適的位置浆酝，使用靶球配合其實現(xiàn)導(dǎo)軌數(shù)據(jù)的采集悔邀，即可在測量軟件中自動分析出所需檢測數(shù)據(jù)并出具報告。測量時砂姥，操作者手持激光跟蹤儀SMR靶球删舀，跟蹤儀會射出激光至靶球中心鎖定并實時跟蹤靶球位置；操作者使用靶球觸碰待測位置并短暫停留掠记，跟蹤儀即會高速采集該點的空間位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)梭狱，并反饋至測量軟件進行分析。

具體操作傍菇，我們將結(jié)合以下使用API品牌Radian激光跟蹤儀對某型號工業(yè)機器人第七軸導(dǎo)軌進行檢測和調(diào)整的應(yīng)用實例圖文猾瘸，分步解析。

圖2：Radian激光跟蹤儀機器人導(dǎo)軌檢測現(xiàn)場

圖3：使用SMR靶球配合激光跟蹤儀在導(dǎo)軌上采集數(shù)據(jù)

Radian激光跟蹤儀工業(yè)機器人導(dǎo)軌檢測應(yīng)用實例

待測項目：

1.工業(yè)機器人導(dǎo)軌直線度丢习；

2.兩導(dǎo)軌的平行度牵触；

3.導(dǎo)軌現(xiàn)場調(diào)整與復(fù)測。

檢測過程：

1.對于導(dǎo)軌直線度的檢測分析①將Radian激光跟蹤儀架設(shè)在待測導(dǎo)軌周邊合適的位置咐低，開機揽思；②操作者使用跟蹤儀SMR靶球沿導(dǎo)軌依次在預(yù)先計劃的采集位置進行觸碰并做短暫停留（請參考圖3示意）；③Radian激光跟蹤儀在靶球穩(wěn)定停留間隙见擦，以1000Hz（1000點/秒）的采集速率高速采集該位置空間坐標(biāo)三維數(shù)據(jù)钉汗；④Radian跟蹤儀將數(shù)據(jù)快速發(fā)送至位于筆記本電腦端的測量軟件，保存并實時在界面上顯示鲤屡；⑤待所有位置的點的空間坐標(biāo)采集完畢损痰，即可在軟件中，使用這些點構(gòu)建理論直線酒来，并以直線為基準(zhǔn)計算分析出導(dǎo)軌直線度誤差偏差卢未；⑥*檢測導(dǎo)軌高低方向（ZZ）直線度時，可在導(dǎo)軌上方平面采集數(shù)據(jù)進行分析（請參考圖4示意）详鲜；

⑦*檢測導(dǎo)軌水平方向（YY）直線度時躏宗，可在導(dǎo)軌側(cè)面采集數(shù)據(jù)進行分析（請參考圖5示意）。

圖4：高低方向直線度數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集（左）&軟件分析（右）

圖5：水平方向直線度數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集（左）&軟件分析（右）

2闰厨、對于導(dǎo)軌平行度的檢測分析

與導(dǎo)軌直線度的檢測類似撼腹，依以上步驟分別采集兩條導(dǎo)軌的數(shù)據(jù)瘪棱，即可在軟件中根據(jù)數(shù)據(jù)自動計算分析出兩導(dǎo)軌間平行度的誤差害寸。

圖6：調(diào)裝功能應(yīng)用現(xiàn)場

3.導(dǎo)軌現(xiàn)場調(diào)整與復(fù)測除精準(zhǔn)測量評價導(dǎo)軌直線度、平行度誤外窒兼，還可借助Radian激光跟蹤儀在現(xiàn)場實現(xiàn)對導(dǎo)軌的實時調(diào)整寝谚。

操作者可將靶球穩(wěn)置于導(dǎo)軌后，呼出“調(diào)裝”功能军裂。此時蹋烂，Radian激光跟蹤儀可實時將靶球位置三維坐標(biāo)通過人機交互界面?zhèn)鬟f給操作者战覆，并根據(jù)設(shè)定的范圍數(shù)據(jù)提示調(diào)整方向和幅值。（請參考圖6示意）

圖7：使用跟蹤儀配合API-RMS機器人測量軟件對機器人性能指標(biāo)進行測量分析

更多Radian激光跟蹤儀機器人檢測應(yīng)用

除本文案例中對機器人導(dǎo)軌進行檢測評估外苹动，Radian激光跟蹤儀還可在機器人檢測領(lǐng)域的更多環(huán)節(jié)得到應(yīng)用柬乓，包括但不限于：位姿準(zhǔn)確度和重復(fù)性檢測、多方向位姿準(zhǔn)確度變動蠢涝、距離準(zhǔn)確度和重復(fù)性玄呛、位置穩(wěn)定時間和超調(diào)量、位姿漂移特征和二、互換性徘铝、軌跡準(zhǔn)確度和重復(fù)性、重定向軌跡準(zhǔn)確度惯吕、拐角偏差惕它、軌跡速度特征、最小定位時間废登、靜態(tài)柔順性淹魄、擺動偏差等，亦可配合API-RMS機器人測量軟件快速高效完成機器人的檢測標(biāo)定堡距。

圖8：API公司總部大樓（美國馬里蘭州羅克韋爾）

關(guān)于API

API品牌由Kam Lau博士在1987年創(chuàng)立于美國馬里蘭州的羅克韋爾揭北，是激光跟蹤儀的發(fā)明者，同時持有多項全球領(lǐng)先測量科技的專利吏颖，是精密測量科技領(lǐng)域的引領(lǐng)者搔体；API自成立以來，始終致力于機械制造領(lǐng)域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)综俄，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于世界各國的先進制造領(lǐng)域竿赂，并在坐標(biāo)測量和機床性能測試的高精度標(biāo)準(zhǔn)方面處于領(lǐng)先地位。

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