基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法技术方案

基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，属于机器人加工领域。该方法能够将双目相机扫描得到的点云快速转换到工件坐标系下，通过点云处理，提取出工件坐标系下的特征点，然后基于这些特征点引导机器人移动到特征点位置处。这种方法不仅效率高，而且避免了人工示教的误差，提高了机器人铣削系统工件定位的精确度。

【技术实现步骤摘要】
基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法
本专利技术涉及机器人加工领域，尤其涉及一种基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法。
技术介绍
机器人的离线编程任务大部分定义在工件坐标系下，因此，在机器人加工过程中，获得待加工特征在工件坐标系下的坐标是十分重要的。目前机器人定位工件的方法主要是通过人工示教的方式获得待加工特征在工件坐标系下的坐标值，但是这种手动示教的方法费时费力，效率不高，而且示教点的准确度也不高，因此有必要找出一种能够快速定位工件特征在工件坐标系下位置的方法。尤其在利用机器人进行航空构件铣削加工过程中，往往需要获取很多数量的特征点，手动示教这些特征点是不现实的，因为在航空构件铣削过程中，往往会遇到加工工件种类多，加工位置放置随机的现象，因此找出一种快速定位工件特征的方法显得十分重要。
技术实现思路
本方法使用机器人、激光跟踪仪、T-mac和双目相机来进行工件特征的快速定位。本专利技术的技术方案：基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，工作台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，工作台上放置三个靶球，激光跟踪仪能够测出靶球在激光跟踪仪坐标系下的坐标，双目相机用来扫描放置在工作台上的工件和靶球，得到工作台上工件和靶球在相机坐标系下的点云信息；本方法主要包括六步：/n步骤一、标定T-mac；/n步骤二、标定机器人基坐标系和激光跟踪仪坐标系的位姿关系；/n步骤三、获得放置在工作台上三个靶球球心在机器人基坐标系下的位置；/n步骤四、根据获得的三个靶球球心坐标，建立机器人的工件坐标系；/n步骤五、使用双目相机扫描工件，得到工件的点云数据，对工件点云数据进行处理，得到特征点的坐标；/n步骤六、将特征点的坐标...

【技术特征摘要】
1.基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，工作台上放置三个靶球，激光跟踪仪能够测出靶球在激光跟踪仪坐标系下的坐标，双目相机用来扫描放置在工作台上的工件和靶球，得到工作台上工件和靶球在相机坐标系下的点云信息；本方法主要包括六步：
步骤一、标定T-mac；
步骤二、标定机器人基坐标系和激光跟踪仪坐标系的位姿关系；
步骤三、获得放置在工作台上三个靶球球心在机器人基坐标系下的位置；
步骤四、根据获得的三个靶球球心坐标，建立机器人的工件坐标系；
步骤五、使用双目相机扫描工件，得到工件的点云数据，对工件点云数据进行处理，得到特征点的坐标；
步骤六、将特征点的坐标从双目相机坐标系转换到工件坐标系。


2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，所述步骤一具体过程如下：
(1)控制机器人在tool0坐标系下做重定位运动，采集多组T-mac球心点在激光跟踪仪下的坐标；
(2)将采集到的坐标拟合出一个球，确定球心在激光跟踪仪下的坐标，该坐标即为tool0在激光跟踪仪下的坐标；
(3)记录当前tool0位姿下，T-mac靶球球心在激光跟踪仪下的坐标；
(4)将T-mac保持当前姿态沿着tool0的x轴方向移动，记下移动路径中T-mac的坐标点，将其拟合为tool0的x轴；
(5)然后将T-mac保持同样的姿态沿着tool0的y轴方向移动，记下移动路径中T-mac的坐标点，将其拟合为tool0的y轴；
(6)以拟合的球心点为原点，通过拟合出来的x轴和y轴建立该姿态下的tool0的坐标系，并且求解出来该姿态的tool0的坐标系和激光跟踪仪坐标系之间的位姿关系；
(7)将第(3)步得到的靶球球心坐标由激光跟踪仪坐标系转换到该姿态下的tool0坐标系，因为靶球球心坐标在任何一个姿态的tool0坐标系下都是相同的。


3.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程如下：
对T-mac进行TCP标定之后，得到T-mac的球心在机器人基坐标系的坐标，同时通过激光跟踪仪直接测得与之对应的激光跟踪仪坐标系下的坐标，然后通过采集多组这样的“点对”来对机器人基坐标系和激光跟踪仪坐标系之间的位姿关系进行拟合，拟合方法为SVD分解法，求解方法如下：
设有N组点对pi和qi，分别是T-mac球心在机器人基座标系和激光跟踪仪坐标系下的坐标，用SVD分解法来求解这两个点组pi、qi的矩阵关系，必须设定这两个点组质心重合，用来表示点组pi和qi的质心，则：






其中pi、qi、是3行1列的向量，代表某点的x,y,z坐标；
根据质心重合，得到：



其中，R表示旋转矩阵，代表qi点对所在坐标系相对于pi点对所在坐标系之间旋转关系，t表示平移矩阵，代表q...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘新，赵树勇，张辉，张刚，董富，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21