视觉导引机器手臂校正方法技术

本发明专利技术公开了一种视觉导引机器手臂校正方法，是用在一机器手臂，其运用步骤A)操作条件设定：B)放置校正目标：C)移动操作工具中心点：D)移动影像传感器：E)定位记号影像分析：F)影像与真实距离的校正：G)计算影像校正数据：H)计算影像传感器坐标系补偿量。让本发明专利技术提供的视觉导引机器手臂校正方法，不限于特定校正目标，如位图，而只需在校正目标内指定定位记号即可进行校正操作，可让校正操作省时。此外，通过影像分析方式判断坐标位置，也可以且减少因人为判断所产生的目视误差。因人为判断所产生的目视误差。因人为判断所产生的目视误差。

【技术实现步骤摘要】
视觉导引机器手臂校正方法


[0001]本专利技术涉及机器手臂校正有关领域，尤其涉及一种视觉导引机器手臂校正方法。

技术介绍

[0002]视觉导引机器手臂通常是指在机器手臂的末端效应器上增加一影像传感器，如电荷耦合影像传感器(Charge-coupled Device，CCD)，让机器手臂多了眼睛似的，当影像传感器取得工件位置后，通过机器手臂控制器控制机器手臂将末端效应器移动至工件位置进行取物或放物的操作。
[0003]然而，上述取放工件操作要进行之前，必须先让机器手臂通过视觉导引机器手臂校正操作，让控制器可以储存末端效应器和影像传感器镜头之间的坐标位置差。
[0004]在传统视觉导引机器手臂系统校正技术中，所使用的校正目标为位图。因为位图为规律的图形，没有方向性，因此需由使用者依序决定在位图上三个特征点。接着，校正人员先控制机器手臂移动至适当高度，使相机可拍到完整的位图影像，此位置即为影像校正点。用户在图像处理软件中的位图影像上输入上述三个特征点的影像坐标，并且输入位图中点与点之间在真实世界中的中心距离，通过图像处理软件计算影像坐标系至真实世界坐标系的坐标系转换关系，如此图像处理软件中便定义了真实世界坐标系X-Y。
[0005]在前述校正程序结束后，校正人员还要移动机器手臂，将机器手臂操作工具工作点依序移动至上述三个特征点，并记录工具工作点位于该特征点的机器手臂坐标值。当校正完成后，机器手臂控制器内部会根据上述机器手臂坐标值自动计算并定义机器手臂的基底坐标系。此时，机器手臂的基底坐标系将会与图像处理软件中真实世界坐标系重合。因此，当图像处理软件分析影像并经过转换取得对象的真实世界坐标，便可直接传送给机器手臂进行操作，而不需通过额外的转换。
[0006]然而，传统视觉导引机器手臂校正技术因需要完全仰赖人力，使得程序费时且容易产生误差。此外，操作工具工作点是否正确移动至各特征点，也端赖校正人员目视确认，所以可能因校正人员不同而产生不同的校正结果产生目视误差。
[0007]相关技术，如美国US6812665号专利公报，说明一种脱机相对校准的方法，能够依据机器手臂工具中心点(tool center point，TCP)与工件之间的误差进行补偿，创建精确的加工路径。然而，机器手臂需事先了解标准工件的外形参数进行标准参数校正，上线操作时以强制反馈或位移传感器获得当前的工件与标准工件参数误差进行补偿。
[0008]美国US7019825号专利公报，说明一种由架设于机器手臂末端相机获取至少两张工件影像的手眼校正方法。手臂移动获取至少两张影像通过投影不变描述进行手臂与相机的旋转及平移向量计算。然而，获取至少两张以上的工件影像进行投影不变计算，拍摄工件需要限定有足够边缘信息，否则转换需进行优化计算费时及无法获得良好结果。
[0009]还有美国US20050225278A1号专利公报提供一种测量系统，用于确定机器手臂的移动方式，使得工具中心点在光接收表面上的位置移动到光接收表面上的预定点，通过所确定的位置来移动机器人并储存机器手臂位置，来确定工具中心点相对于机器人的工具安
装表面的位置。此种实施方式在影像校正的手法上，需将校正工具中心点位置由机器手臂带动至对准图像显示的中心点位，做为共同坐标系计算的基底。故在人员手动校点操作过程中是较烦琐以及费时。

技术实现思路

[0010]本专利技术的主要目的在于提供一种视觉导引机器手臂校正方法，其可让校正操作省时且减少产生误差。
[0011]因此，依据本专利技术所提供的一种视觉导引机器手臂校正方法用于一机器手臂，该机器手臂具有一基座；该机器手臂末端具有一个法兰面；该机器手臂电性连接一控制器，该控制器具有输入数据、输出数据、储存数据、处理运算数据及显示数据的功能；该控制器预先储存一基底坐标系和一法兰坐标系，该基底坐标系，是由相互垂直的一X轴、一Y轴、一Z轴所构成的坐标空间，该基底坐标具有一基底坐标原点；该机器手臂具有一个工作范围；该法兰坐标系，是由相互垂直的一X1轴、一Y1轴、一Z1轴所构成的坐标空间，该法兰坐标系具有一法兰坐标原点；一个操作工具安装在该法兰面；该操作工具具有一个操作工具中心点；该控制器设定一操作工具坐标系，该操作工具坐标系是由相互垂直的一X2轴、一Y2轴、一Z2轴所构成的坐标空间，该操作工具坐标系具有一操作工具坐标原点，该操作工具坐标原点位于该操作工具中心点；一个影像传感器，安装在该法兰面，并且电性连接该控制器；该影像传感器内部具有一影像感测芯片，该影像感测芯片具有一影像感测平面；该控制器设定一影像传感器第一坐标系，其是由相互垂直的一X3轴、一Y3轴、一Z3轴所构成的坐标空间，该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面需平行于该影像感测芯片的该影像感测平面；该影像传感器第一坐标系具有一影像传感器第一坐标原点；使用者能够操作该控制器选择该法兰坐标系、该操作工具坐标系或该影像传感器第一坐标系作为一当前坐标系，该当前坐标系表示目前正在使用的坐标系；其特征在于：A)操作条件设定：在该控制器设定在该基底坐标系下的一校正高度、一第一校正坐标点、一第二校正坐标点、一第三校正坐标点和一第四校正坐标点；B)放置校正目标：放置一校正目标于该机器手臂的工作范围之内；该校正目标具有一个定位记号；C)移动操作工具中心点：选择该操作工具坐标系为该当前坐标系，操作该机器手臂移动该操作工具，使该操作工具中心点被移动至该定位记号上；该控制器储存在该基底坐标系下的一当前位置坐标；D)移动影像传感器：选择该影像传感器第一坐标系为该当前坐标系并且加入该校正高度；该控制器控制该机器手臂移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至一校正基准位置坐标，该校正基准位置坐标位于该定位记号上方，只有Z轴坐标值相差为该校正高度；E)定位记号影像分析：该影像传感器撷取一定位影像，该定位影像是具有该定位记号的影像；该控制器通过一影像分析软件在该定位影像设定一定位影像中心并且分析该定位影像；通过该影像分析软件取得该定位影像中的定位记号相对于该定位影像中心的位置，而让该控制器取得一定位记号影像坐标；F)影像与真实距离的校正：操作该机器手臂，移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点；该影像传感器在该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点的时候，分别撷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由该控制器通过该影像分析软件分析该第一影像、该第二影像、该第三影像和该第四影像，分别取得该定位记号在该第一至第四影像内的一第一校正
影像坐标、一第二校正影像坐标、一第三校正影像坐标和一第四校正影像坐标；G)计算影像校正数据：已知在该基底坐标系下的该第一至该第四校正坐标点的坐标值，以及该第一校正影像坐标至该第四校正影像坐标，可以计算得出一影像校正数据；通过该影像校正数据，可以了解影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系；H)计算影像传感器坐标系补偿量：利用该定位记号影像坐标与该影像校正数据，计算一影像传感器第一坐标系补偿量，补本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种视觉导引机器手臂校正方法，用于一机器手臂，该机器手臂具有一基座；该机器手臂末端具有一个法兰面；该机器手臂电性连接一控制器，该控制器具有输入数据、输出数据、储存数据、处理运算数据及显示数据的功能；该控制器预先储存一基底坐标系和一法兰坐标系，该基底坐标系，是由相互垂直的一X轴、一Y轴、一Z轴所构成的坐标空间，该基底坐标具有一基底坐标原点；该机器手臂具有一个工作范围；该法兰坐标系，是由相互垂直的一X1轴、一Y1轴、一Z1轴所构成的坐标空间，该法兰坐标系具有一法兰坐标原点；一个操作工具安装在该法兰面；该操作工具具有一个操作工具中心点；该控制器设定一操作工具坐标系，该操作工具坐标系是由相互垂直的一X2轴、一Y2轴、一Z2轴所构成的坐标空间，该操作工具坐标系具有一操作工具坐标原点，该操作工具坐标原点位于该操作工具中心点；一个影像传感器，安装在该法兰面，并且电性连接该控制器；该影像传感器内部具有一影像感测芯片，该影像感测芯片具有一影像感测平面；该控制器设定一影像传感器第一坐标系，其是由相互垂直的一X3轴、一Y3轴、一Z3轴所构成的坐标空间，该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面需平行于该影像感测芯片的该影像感测平面；该影像传感器第一坐标系具有一影像传感器第一坐标原点；使用者能够操作该控制器选择该法兰坐标系、该操作工具坐标系或该影像传感器第一坐标系作为一当前坐标系，该当前坐标系表示目前正在使用的坐标系；该视觉导引机器手臂校正方法包含下列步骤，其特征在于：A)操作条件设定：在该控制器设定在该基底坐标系下的一校正高度、一第一校正坐标点、一第二校正坐标点、一第三校正坐标点和一第四校正坐标点；B)放置校正目标：放置一校正目标于该机器手臂的工作范围之内；该校正目标具有一个定位记号；C)移动操作工具中心点：选择该操作工具坐标系为该当前坐标系，操作该机器手臂移动该操作工具，使该操作工具中心点被移动至该定位记号上；该控制器储存在该基底坐标系下的一当前位置坐标；D)移动影像传感器：选择该影像传感器第一坐标系为该当前坐标系并且加入该校正高度；该控制器控制该机器手臂移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至一校正基准位置坐标，该校正基准位置坐标位于该定位记号上方，只有Z轴坐标值相差为该校正高度；E)定位记号影像分析：该影像传感器撷取一定位影像，该定位影像是具有该定位记号的影像；该控制器通过一影像分析软件在该定位影像设定一定位影像中心并且分析该定位影像；通过该影像分析软件取得该定位影像中的定位记号相对于该定位影像中心的位置，而让该控制器取得一定位记号影像坐标；F)影像与真实距离的校正：操作该机器手臂，移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点；该影像传感器在该影像传感器第一坐标原点被移动至该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪兴隆，黄眉瑜，高伟勋，赖传钊，
申请(专利权)人：上银科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：