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工业机器人位置准确度检测及校准简述缪理清【摘要】本文主要基于ISO规范,对产品生产线中所用的KUKA机器人位置准确度检测和校准问题,从理论分析到实际操作进行详细说明.工业机器人技术的不断提高对单位所负责的国家重大专项任务产生了有力的推进作用.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】2页(P165,167)【关键词】机器人;位置准确度;检测;校准【作者】缪理清【作者单位】上海飞机制造有限公司,上海 200436【正文语种】中文随着产品的零部件用量和复杂程度的增加，作为零部件生产线中铺贴工序的某型铺贴机器人设备也逐步体现出重要性。
本设备所处工序对产品精度和内部质量非常重要，需要根据设备维护要求对机器人执行器末端的位置准确度进行定期检测和校准。
本文将重点阐述对本设备机器人位置准确度的检测及校准。
本设备是典型的卧式机器人作业设备。
6轴电动机器人型号：KUKA QuantecKR210 R3100 Ultra；位置精度指标：0.7mm；重复位置精度指标：0.1mm。
为了实现上述精度和输出力矩，控制系统改为基于西门子840D sl。
位置准确度采用极坐标测量法：在机器人的末端执行器（或靠近腕部）安装反射器（靶球）作为目标，用具有跟踪系统作用的激光跟踪仪瞄准反射器，从而得到距离数值和两个轴的方向角数值，由此计算出机器人的位置，形成空间中的距离-方向角测量结构。
位置准确度的计算方法：在设定的X轴点位（1～21.5m，步进0.1m），使机器人末端靶球沿着立方体的斜平面外缘（ACC’A’）进行运动。
通过计算，计算出该点位的斜平面中心点P的x、y、z位置，具体计算公式如下。
位置重复准确度则表示对于同一个位置定位指令，从同一个方向上重复多次后实际到达位置的一致程度，计算公式：上述两项精度需要按照机器人运动额定速度的10%、50%、100%执行三次，并循环n=30次。
采用此方法的优点：具有高分辨率，工作空间大，无接触测量。
机器人1+X编程中级测试题（附答案）一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1.工业机器人的笛卡尔点或者轴进入设置的工作空间后（）。
A、只要设置了安全工作空间对于设备和人员都是安全的B、如果有多台机器人进入同一个工作空间，可以通过PLC等外部设备来设置优先级来避免碰撞C、如果有多台机器人进入同一个工作空间，只能采用本身系统来设置优先级避免碰撞D、机器人只能在工作空间内部运行正确答案：B2.（）指总工作空间边界面上的点所对应的机器人的位置和姿态。
A、末端执行器B、TCPC、工作空间D、奇异形位正确答案：D3.码垛指令常用函数（）用来更新码垛参数设置。
A、pallet.loadCfg（）函数B、pallet.update函数C、pallet函数D、以上都不正确正确答案：A4.模拟信号输出，占用4位地址的是（）。
A、AM600-0016XXXB、AM600-4ADC、AM600-4DAD、AM600-0032END正确答案：C5.国产品牌人机界面主要组成窗口界面包括（）。
①系统参数；②运行策略；③实时数据库；④用户窗口；⑤设备窗口；⑥主控窗口A、①②④⑤⑥B、②③④⑤⑥C、①②③④⑤D、①③④⑤⑥正确答案：B6.码垛机器人中托盘的种类不包括（）。
A、柱形托盘B、箱型托盘C、平托盘D、圆托盘正确答案：D7.让机器人手动运动到达所需位置，可以通过直接拖动和（）两种控制方式来实现。
A、方向手动B、精确手动C、自动运动D、复制运动正确答案：B8.如果机器人轴未经零点标定，则会造成以下哪几种情况（）①编程无法进行；②软件限位开关关闭；③仍可进行笛卡尔式手动运行；④机器人本体失衡倾倒。
A、③④B、②③C、①②③④D、①②正确答案：D9.博诺BN-R3工业机器人Alarm1801故障为（）。
A、关节运动错误B、直线运动错误C、急停信号D、配置错误正确答案：B10.下列关于离线编程与仿真技术说法错误的是（）。
A、仿真运行以检验离线程序B、编程周期长.效率低C、轨迹可自动进行规划D、融入了计算机图形学技术正确答案：B11.传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值代表传感器的（）参数。
一、选择题（请将正确答案的序号填写在题中的括号中，每题2分，满分40分）1 数控机床指的是（）。
（A）装有PLC(可编程序逻辑控制器)的专用机床（B）带有坐标轴位置显示的机床（C）装备了CNC系统的机床（D）加工中心2．数控机床是采用数字化信号对机床的（）进行控制。
（A）运动（B）加工过程（C）运动和加工过程（D）无正确答案3．通常所说的数控系统是指（）。
（A）主轴驱动和进给驱动系统（B）数控装置和驱动装置（C）数控装置和主轴驱动装置（D）数控装置和辅助装置4．数控机床中把脉冲信号转换成机床移动部件运动的组成部分称为（）。
（A）控制介质（B）数控装置（C）伺服系统（D）机床本体5．在数控机床的组成中，其核心部分是（）。
（A）输入装置（B）CNC装置（C）伺服装置（D）机电接口电路6. 数控系统所规定的最小设定单位就是（）。
（A）数控机床的运动精度（B）机床的加工精度（C）脉冲当量（D）数控机床的传动精度7．（）与虚拟制造技术一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。
（A）数控技术（B）快速成形法（C）柔性制造系统（D）柔性制造单元8 FANUC系统中报警代码No.400～499是( )。
（A）超程报警（B）主轴报警（C）伺服报警（D）系统报警9 FANUC 0i系统参考点返回减速信号有（）（A）*DEC1 （B）*DEC2 （C）*DEC3 （D）*DEC410 FANUC 0i系统中, 通过系统操作软键来选择相应的PMC画面, 其中( ) 为系统梯形图显示画面。
（A）EDIT （B） PMCDGN （C）PMCPRM （D）PMCLAD11 变频器主电路的功能是把固定频率(通常为50Hz) 的交流电转换成( ) 连续可调的三相交流电。
（A）电压（B）电流（C）相位（D）频率12 产生主轴定位抖动故障的原因是( )（A）减速或增益等参数设置不当（B）定位液压缸活塞移动的限位开关失灵（C）主轴电机故障（D）磁传感器失灵13 产生螺纹加工出现“乱扣”的故障原因是（）（A）主轴位置编码器与CNC的连接线接触不良（B）编码器与弹性联轴件的连接松动（C）主轴位置编码器（D）主轴电动机不良14 数控系统不包括( )（A）CNC装置（B）机床主体（C）I/O接口（D）伺服和检测反馈装置15 数控系统的主轴功能不包括( )（A）主轴转速功能（B）同步运行功能（C）恒线速度切削功能（D）插补功能16 下列元件中既能用作速度检测反馈又能用作位置检测反馈的元件有( )（A）光栅（B）磁栅（C）旋转变压器（D）光电编码器17 ( ) 不属于数控机床电气故障常用的诊断方法。
机床通电调试前检查内容一、外部检查在机床通电调试前，首先要进行外部检查。
外部检查包括以下方面：1.检查机床外观是否完好无损，是否有明显的变形、磨损或腐蚀。
2.检查机床各部位的润滑情况，包括滑轨、滚珠丝杠、轴承等部位的润滑油是否充足，润滑系统是否正常工作。
3.检查机床的各个操作手柄、按钮、开关等是否灵活可用，是否有松动或接触不良的现象。
4.检查机床的电源线是否连接牢固，是否有破损或裸露的导线，是否符合安全要求。
二、电气检查机床通电调试前还需要进行电气检查。
电气检查包括以下方面：1.检查机床的电源是否符合要求，包括电压、频率等参数是否与机床要求一致。
2.检查机床的电气开关、保险丝等是否正常，是否有短路、断路等故障。
3.检查机床的各个电气设备是否连接正确，如电机、传感器、控制器等是否连接牢固、接线正确。
4.检查机床的接地是否良好，是否符合安全要求。
三、机械检查机床通电调试前还需要进行机械检查。
机械检查包括以下方面：1.检查机床的各个运动部件是否灵活可用，如滑轨、导轨、传动装置等是否有卡滞、异响等现象。
2.检查机床的定位精度是否符合要求，如定位误差、重复定位精度等是否在允许范围内。
3.检查机床的切削液系统、冷却系统等是否正常工作，润滑油是否充足，泵是否正常工作。
4.检查机床的刀具、夹具等是否齐全、无损坏，是否符合工艺要求。
四、安全检查机床通电调试前还需要进行安全检查。
安全检查包括以下方面：1.检查机床的防护装置是否完好可用，如安全门、光幕、限位开关等是否正常工作。
2.检查机床的紧急停机装置是否灵敏可靠，是否能够迅速切断电源，确保操作人员的人身安全。
3.检查机床的工作环境是否符合要求，如通风、照明等是否良好，是否存在危险品或其他安全隐患。
4.检查机床的操作人员是否具备相应的资质和技能，是否熟悉机床的操作规程和安全操作规范。
五、功能检查机床通电调试前还需要进行功能检查。
功能检查包括以下方面：1.检查机床的各个功能是否正常工作，如自动进给、自动换刀、自动测量等功能是否可靠。
课后习题答案第一章1什么是数控系统？什么是数控机床？数控系统是实现数字控制相关功能的软、硬件模块的集成。
它能自动阅读输入载体上的程序，并将其译码，根据程序指令向伺服装置和其他功能部件发送信息，控制机床的各种运动。
数控机床是指应用数控技术对其运动和辅助动作进行自动控制的机床。
2简述数控加工的过程。
将被加工零件图上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编制成加工程序,然后将该程序输入数控装置。
数控系统按照加工程序的要求，先进行相应的插补运算和编译处理,然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助系统协调动作，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
3判定数控机床坐标系的方法是什么？数控机床的坐标系采用笛卡儿右手直角坐标系。
基本坐标轴为X、丫、Z轴，它们与机床的主要导轨相平行，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标分别为A、B、Co不论数控机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动。
机床坐标系X、丫、Z轴的判定顺序为：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定丫轴。
增大刀具与工件之间距离的方向为坐标轴运动的正方向。
4数控机床的坐标轴与运动方向是怎样规定的？(I)Z轴：平行于主轴轴线的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。
(2) X轴：平行于工件装夹平面的坐标轴为X轴，它一般是水平的，以刀具远离工件的运动方向为X轴的正方向。
对于工件是旋转的机床，X轴为工件的径向。
对于刀具是旋转的立式机床，从主轴向立柱看，右侧方向为X轴的正方向。
对于刀具是旋转的卧式机床，从刀具(主轴)尾端向工件看，右侧方向为X轴的正方向。
(3) Y轴：丫轴垂直于X、Z轴，当X、Z轴确定之后，按笛卡儿直角坐标右手定则判断丫轴及其正方向。
(4)旋转运动A、B、C轴：旋转运动坐标轴A、B和C的轴线平行于X、Y和Z轴，其旋转运动的正方向按右手螺旋定则判定。
5工件原点的偏置方法有哪些？当工件在机床上固定以后，工件原点与机床原点也就有了确定的位置关系，即两坐标原点的偏差就已确定。
1．按钮开关和行程开关的作用分别是什么？如何确定按钮开关的选用原则？答：按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，用于控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。
行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。
动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。
按钮开关的选用原则①根据用途选择开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。
②根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。
③按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。
2．低压断路器在电路中的作用是什么？答：低压断路器又称自动空气开关，它不但能用于正常工作时不频繁接通和断开电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，因此，低压断路器在机床上使用得越来越广泛。
3．接触器的用途是什么？它由哪几部分组成？答：接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。
接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器。
它由电磁机构、触头系统、灭弧装置及其他部件等四部分组成。
4．接近开关与行程开关相比有哪些优点？若接近开关为三线制输出，一般为哪三根输出线？答：接近开关又称无触点行程开关。
与行程开关相比，接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。
接近开关多为三线制。
三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线，输出有常开、常闭两种状态。
5．中间继电器的作用是什么？它和交流接触器有何区别？答：中间继电器实质上是电压继电器的一种，其触点数量多（多至6对或更多），触点电流容量大（额定电流5〜10A）,动作时间不大于0.05s 。
其主要用途是当其他继电器的触头数量或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，起到中间转换和放大作用。
仪表精确度，稳定性、重复性、可靠性，字母表示仪表含义仪表精确度：又称准确度。
精确度和误差可以说是孪生兄弟，因为有误差的存在，才有精确度这个概念。
仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差（也称相对折合误差）表示。
相对百分误差公式如下：（1-1-3）式中δ-检测过程中相对百分误差；（标尺上限值-标尺下限值）--仪表测量范围；Δx-绝对误差，是被测参数测量值x1和被测参数标准值x0之差。
所谓标准值是精确度比被测仪表高3~5倍的标准表测得的数值。
从式（1-1-3）中可以看出,仪表精度不仅和绝对误差有关，而且和仪表的测量范围有关。
绝对误差大，相对百分误差就大，仪表精确度就低。
如果绝对误差相同的两台仪表，其测量范围不同，那么测量范围大的仪表相对百分误差就小，仪表精确度就高。
精确度是仪表很重要的一个质量指标，常用精度等级来规范和表示。
精度等级就是最大相对百分误差去掉正负号和%。
按国家统一规定划分的等级0.005,0.02,0.05,0.1, 0.2,0.35,1.0,1.5, 2.5,4等，仪表精度等级一般都标志在仪表标尺或标牌上，如, ,0.5等，数字越小，说明仪表精确度越高。
要提高仪表精确度，就要进行误差分析。
误差通常可以分为疏忽误差、缓变误差、系统误差和随机误差。
疏忽误差是指测量过程中人为造成的误差，一则可以克服，二则和仪表本身没有什么关系。
缓变误差是由于仪表内部元器件老化过程引起的，它可以用更换元器件、零部件或通过不断校正加以克服和消除。
系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，所出现的数值大小或符号都相同的误差，或按一定规律变化的误差，可目前尚未被人们认识的偶然因素所引起，其数值大小和性质都不固定，难以估计，但可以通过统计方法从理论上估计其对检测结果的影响。
误差来源主要指系统误差和随机误差。
在用误差表示精度时，是指随机误差和系统误差之和。
[1]任何仪表都有一定的误差。
