工業(yè)機器人服務(wù)人類生產(chǎn)

從20世紀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，并應(yīng)用于通用汽車的生產(chǎn)車間，完成撿拾、放置的重復工作，自此，工業(yè)機器人技術(shù)開始蓬勃發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域代替人類完成很多繁重、重復的流程性作業(yè)。( 《中國制造2025 – 高檔數(shù)控機床和機器人》，2018年5月，楊正澤，山東科學技術(shù)出版社。)

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

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，擁有更多的軸向，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，固而現(xiàn)代工業(yè)機器人除了各旋轉(zhuǎn)軸外，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”。工業(yè)機器人的第七軸通常是由導軌系統(tǒng)構(gòu)成，采取地軸或天軸的方式，負載機器人或工作臺，實現(xiàn)“行走”的功能。由于在整個系統(tǒng)中，第七軸處于較為“根基”的部位，并起到承載的作用，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)。

故而，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準，對其檢測需求也非常嚴苛 – 需要使用微米級高精密檢測手段，對其導軌的直線度、平行度，以及結(jié)合導軌間的高差進行綜合評價，從而確保整套系統(tǒng)工作的流暢性和穩(wěn)定性。

圖1：Radian激光跟蹤儀（從左至右：Plus/Pro/Core型號）

激光跟蹤儀導軌檢測方案

激光跟蹤儀，作為大尺寸精密測量的代表性儀器，已被越來越廣泛地應(yīng)用于各制造領(lǐng)域。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實施3D/6D精準測量的檢測能力，已在各制造領(lǐng)域的測量檢測環(huán)節(jié)中得到充分驗證。激光跟蹤儀對于導軌直線度、平行度的檢測，快速高效。只需將其架設(shè)在待測導軌周邊合適的位置，使用靶球配合其實現(xiàn)導軌數(shù)據(jù)的采集，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，操作者手持激光跟蹤儀SMR靶球，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，跟蹤儀即會高速采集該點的空間位置坐標數(shù)據(jù)，并反饋至測量軟件進行分析。

具體操作，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)機器人第七軸導軌進行檢測和調(diào)整的應(yīng)用實例圖文，分步解析。

圖2：Radian激光跟蹤儀機器人導軌檢測現(xiàn)場

圖3：使用SMR靶球配合激光跟蹤儀在導軌上采集數(shù)據(jù)

Radian激光跟蹤儀工業(yè)機器人導軌檢測應(yīng)用實例

待測項目：

1.工業(yè)機器人導軌直線度；

2.兩導軌的平行度；

3.導軌現(xiàn)場調(diào)整與復測。

檢測過程：

1.對于導軌直線度的檢測分析①將Radian激光跟蹤儀架設(shè)在待測導軌周邊合適的位置，開機；②操作者使用跟蹤儀SMR靶球沿導軌依次在預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，以1000Hz（1000點/秒）的采集速率高速采集該位置空間坐標三維數(shù)據(jù)；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；⑤待所有位置的點的空間坐標采集完畢，即可在軟件中，使用這些點構(gòu)建理論直線，并以直線為基準計算分析出導軌直線度誤差偏差；⑥*檢測導軌高低方向（ZZ）直線度時，可在導軌上方平面采集數(shù)據(jù)進行分析（請參考圖4示意）；

⑦*檢測導軌水平方向（YY）直線度時，可在導軌側(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、對于導軌平行度的檢測分析

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

圖6：調(diào)裝功能應(yīng)用現(xiàn)場

3.導軌現(xiàn)場調(diào)整與復測除精準測量評價導軌直線度、平行度誤外，還可借助Radian激光跟蹤儀在現(xiàn)場實現(xiàn)對導軌的實時調(diào)整。

操作者可將靶球穩(wěn)置于導軌后，呼出“調(diào)裝”功能。此時，Radian激光跟蹤儀可實時將靶球位置三維坐標通過人機交互界面?zhèn)鬟f給操作者，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軌進行檢測評估外，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，包括但不限于：位姿準確度和重復性檢測、多方向位姿準確度變動、距離準確度和重復性、位置穩(wěn)定時間和超調(diào)量、位姿漂移特征、互換性、軌跡準確度和重復性、重定向軌跡準確度、拐角偏差、軌跡速度特征、最小定位時間、靜態(tài)柔順性、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定。

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，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，是精密測量科技領(lǐng)域的引領(lǐng)者；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)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于世界各國的先進制造領(lǐng)域，并在坐標測量和機床性能測試的高精度標準方面處于領(lǐng)先地位。

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（API ）

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