【技术实现步骤摘要】
基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法
本专利技术涉及机器人智能检测领域，是一种空间位置求解方法，具体为一种基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法。
技术介绍
目前，自动化、智能化已逐渐成为制造业的主流模式，机器视觉由于信息量大，在智能生产车间得到了广泛的应用，其中视觉传感器具有简单易操作、安装方便和适用范围广的优点，常见于飞机、汽车等领域，主要作用有监视、检测、识别和引导等，要想实现车间智能化生产，就必须准确获取生产过程中关键部件的位置信息，而定轴运动刚体由于其在空间中位置的不确定、表面形状的不规则，会影响到传感器对物体位置识别的精度。视觉定位主要有三种方法，分别是多目视觉定位、双目视觉定位和单目视觉定位。多目视觉定位采用三部或以上的摄像机同时采集图像并处理，直接得到目标特征点的位置，该方法实时性差，系统稳定性不高；双目视觉采用两部摄像机同时工作，但立体匹配复杂，计算量大、精度不高；相对来说，单目视觉畸变小，匹配精度高，系统稳定，能够适应工业自动化快速、低成本的发展趋势。利用单目相机标定，对相机采集的二维图像进行处理能更方便、准确...
【技术保护点】
1.一种基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在工业机器人末端安装一个单目相机，使用激光跟踪仪对相机位置进行标定，按照以下步骤确定单目相机端面在机器人基座标系下的法向量f：1a.将激光跟踪仪固定于离机器人底座中心3～4m处，构建靶标坐标系；将靶球安装于机器人末端执行器，在激光跟踪仪测量环境下设置一个固定的虚点，控制机器人以四种不同的姿态到达这个固定虚点，并分别记录每次机器人到达时法兰坐标系的位置和姿态；1b.根据四种不同的位置和姿态，通过建立、求解齐次转换矩阵，获取法兰坐标系到靶标坐标系的转换关系；1c.获取机器人基坐标系与激光...
【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在工业机器人末端安装一个单目相机，使用激光跟踪仪对相机位置进行标定，按照以下步骤确定单目相机端面在机器人基座标系下的法向量f：1a.将激光跟踪仪固定于离机器人底座中心3～4m处，构建靶标坐标系；将靶球安装于机器人末端执行器，在激光跟踪仪测量环境下设置一个固定的虚点，控制机器人以四种不同的姿态到达这个固定虚点，并分别记录每次机器人到达时法兰坐标系的位置和姿态；1b.根据四种不同的位置和姿态，通过建立、求解齐次转换矩阵，获取法兰坐标系到靶标坐标系的转换关系；1c.获取机器人基坐标系与激光跟踪仪测量坐标系的位置关系：控制机器人到达任意12个点并按顺序依次标号，利用序号为单数的点作为标定点建立激光跟踪仪测量点集{xmymzm}，再与机器人坐标系点集{xryrzr}进行最小二乘匹配，用序号为双数的点作为验证点；用matlab求解得到激光跟踪仪测量坐标系与机器人基坐标系的转换关系M；1d.在激光跟踪仪测量环境下构建机器人基坐标系：规定激光跟踪仪测量坐标系为世界坐标系OwXwYwZw，利用步骤1c中得到的世界坐标系与机器人基坐标系的转换关系，将12个在世界坐标系下的坐标值转换到机器人基坐标系下，并计算转换值与机器人实际读数之间的偏差；机器人的定位误差直接影响基坐标系的建立，世界坐标系到机器人基坐标系的坐标转换结果误差是机器人标定点测量误差的2～5倍，根据系统需满足的定位精度要求，将转换结果的偏差控制在允许的误差范围内；根据转换关系M，在激光跟踪仪配套的测量软件构造新的机器人坐标系m-xryrzr，并激活；1e.利用激光跟踪仪测量单目相机端面点集坐标，通过最小二乘法完成单目相机端面在世界坐标系下平面方程的建立，即可求得单目相机端面法向量c；1f.利用激光跟踪仪测量工业机器人法兰面点集坐标，通过最小二乘法完成工业机器人法兰平面在世界坐标系下平面方程的建立，即可求得工业机器人法兰平面法向量d；1g.通过单目相机端面和法兰平面在世界坐标系下的法向量c、d，求解单目相机端面法向量与法兰平面法向量的转换矢量e；1h.通过单目相机端面法向量c和世界坐标系与机器人基坐标系的转换关系M，确定单目相机端面在机器人基坐标系下的法向量f；步骤2：根据步骤1得到的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王战玺，辛锋，唐婧仪，李静娜，霍志杰，张勇，白晶，曹妮，李浩妍，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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