激光焊缝跟踪传感器标定方法技术

本发明专利技术公开了一种激光焊缝跟踪传感器标定方法。本发明专利技术首先放置黑白相间的棋盘格白背景上；通过调节摄像机空间位姿使得激光平面与棋盘对角线角点相交；取三组符合上述要求的空间位姿所获取的角点坐标。然后根据角点相对标靶坐标系的矩阵转换关系计算标靶坐标系下的角点坐标；通过一组角点坐标求得一条激光平面上的直线方程。最后由三组数据可以得到三条激光平面上的直线，根据其中任意两条直线方程从而求得摄像机坐标系中的激光平面；完成整个标定过程。本发明专利技术使用的传感器标定技术具有实验简单，精度高，速度快等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能机器人激光焊缝跟踪系统中传感器标定方法，传感器标定包括摄像机标定和结构光标定。
技术介绍
激光传感器焊接技术因具有高精度、高速度、强适应性等优点被广泛应用于工业焊接领域。激光传感器焊接过程中,由于预装材料的误差以及焊接过程中的热应力而产生的焊缝变形等不确定因素会造成接头位置和尺寸的变化。传统的通过工业机器人采用示教焊接工作方式已无法满足工业焊接所需精度要求,因此需要引入焊缝跟踪系统。结构光视觉传感器具有测量精度高、获得信息量大、灵敏度高等特点,成为焊缝跟踪领域研究的热点。结构光视觉传感器能否精准完成焊接过程，标定是一项关键技术,也是现国内外学者研究的重点。其中如何在三维空间中获取足够数量的高精度标定点是整个标定系统的难点,这主要是因为靶标上已知的三维世界点恰好位于结构光光平面上具有难度性,从而使得三维标点的获取变得困难。
技术实现思路
针对现有标定技术的不足，本专利技术以机器人激光扫描式焊缝跟踪系统为研究对象，基于摄像机的外部参数即是摄像机坐标系相对于靶标坐标系的转换矩阵进行标定。本专利技术的技术方案的步骤如下：(1)放置12×12的5mm×5mm大小的黑白相间的棋盘格于白背景上。通过调节摄像机空间位姿使得激光平面与棋盘对角线角点相交。取三组符合上述要求的空间位姿所获取的角点坐标。(2)根据角点相对标靶(棋盘格)坐标系的矩阵转换关系计算标靶坐标系下的角点坐标。通过一组角点坐标求得一条激光平面上的直线方程。(3)3组数据可以得到三条激光平面上的直线，根据其中任意两条直线方程从而求得摄像机坐标系中的激光平面。完成整个标定过程。本专利技术的有益效果：本专利技术使用的传感器标定技术具有实验简单，精度高，速度快等特点，可以广泛适用于各种已知物体三维结构重建和平面表面轮廓信息测量，并且不需要特定的标定靶，降低标定实验过程中的人为误差几率。附图说明图1机器人激光焊缝跟踪系统；图2摄像机成像等效光路图；图3图像坐标系示意图；图4激光平面小孔成像原理图；图5摄像机相对于激光平面坐标转换关系；图6标定靶(棋盘格)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。(1)激光式焊缝扫描跟踪传感器系统如图1所示，激光扫描式焊缝跟踪传感器系统主要由激光焊缝跟踪传感器2和六自由度机器人1组成。激光焊缝跟踪传感器固定在机器人末端，由机械臂控制其对焊缝表面4进行检测，采用一字结构光3。该系统涉及的坐标系有如下，图中，{R本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光焊缝跟踪传感器标定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤（1）放置12×12的5mm×5mm大小的黑白相间的棋盘格于白背景上；通过调节摄像机空间位姿使得激光平面与棋盘对角线角点相交；取三组符合上述要求的空间位姿所获取的角点坐标；步骤（2）根据角点相对标靶坐标系的矩阵转换关系计算标靶坐标系下的角点坐标；通过一组角点坐标求得一条激光平面上的直线方程；步骤（3）由三组数据可以得到三条激光平面上的直线，根据其中任意两条直线方程从而求得摄像机坐标系中的激光平面；完成整个标定过程。

【技术特征摘要】
1.激光焊缝跟踪传感器标定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤（1）放置12×12的5mm×5mm大小的黑白相间的棋盘格于白背景上；通过调节摄像机空间位姿使得激光平面与棋盘对角线角点相交；取三组符合上述要求的空间位姿所获取的角点坐标；
步骤（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐琛，张斌，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33