本发明专利技术提供了一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备，通过使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标；从而可实现标定过程的自动化，提高工作效率，降低人力消耗，避免了人工示教标定过程中的碰撞危险。教标定过程中的碰撞危险。教标定过程中的碰撞危险。
【技术实现步骤摘要】
机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备
[0001]本专利技术涉及工业机械臂标定
，尤其涉及一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备。
技术介绍
[0002]目前，机械臂在投入作业前需人工示教标定末端工具坐标系原点（TCP点），一般使用四点法进行标定，即：工人在机械臂末端工具上标示出预设置的TCP点，然后通过机械臂示教器控制机械臂运动四次，保证每次机械臂以不同的姿态运动到同一个固定点处，机械臂控制器采集四次机械臂位姿数据，从而计算出机械臂末端工具TCP点的坐标。
[0003]上述的标定过程需要由熟练工人完成，为保证高精度，标定一次TCP点所需时间一般在五分钟以上，耗时费力，且无法保证精度的一致性。在大型工业应用中，机械臂末端工具种类繁多，更新迭代频繁，需要进行大量的TCP点标定工作，从而耗费的时间和人力较多。同时，TCP点标定过程需操作人员手动控制并近距离观察机械臂运动，以保证机械臂移动到同一个固定点，存在机械臂与操作人员碰撞隐患，具有较大危险性。
技术实现思路
[0004]鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备，可实现标定过程的自动化，提高工作效率，降低人力消耗，避免了人工示教标定过程中的碰撞危险。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种机械臂工具坐标系原点标定方法，应用于机械臂的控制系统，所述控制系统包括设置在机械臂外的视觉传感器；包括步骤：A1.使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；A2.在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；所述TCP标记点为预设在末端工具上的标记点，所述TCP标记点与机械臂末端法兰相对固定；A3.根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；A4.根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，完成标定。
[0006]优选地，所述预设固定点为视觉传感器坐标系的原点；步骤A3中，通过以下公式计算所述第二位姿：
其中，为第i个位置点对应的第二位姿中的位置，为第i个位置点对应的第一位姿中的位置，为第i个位置点对应的第二位姿中的姿态，为第i个位置点对应的第一位姿中的姿态，为预先标定得到的视觉传感器坐标系相对机械臂基坐标系的姿态，为第i个位置点对应的第一坐标。
[0007]优选地，步骤A4中，通过求解以下公式计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标：其中，为TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的姿态，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的位置。
[0008]优选地，所述位置点多于四个；步骤A4包括：多次从所述位置点中选取四个不共面的位置点组成一组目标位置点，得到多组目标位置点，使各组目标位置点中的四个位置点不全相同；根据每组目标位置点中的四个位置点对应的第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，得到多组初步坐标；根据所述多组初步坐标计算最终的第二坐标。
[0009]优选地，所述根据所述多组初步坐标计算最终的第二坐标的步骤包括：计算所述多组初步坐标的三个坐标值的均值，作为最终的第二坐标的三个坐标值。
[0010]优选地，所述根据所述多组初步坐标计算最终的第二坐标的步骤包括：计算所述多组初步坐标的分布中心点坐标；以与所述分布中心点坐标距离最小的初步坐标作为最终的第二坐标。
[0011]优选地，步骤A1包括：从预设的位置点记录表中随机选取至少四个不共面的位置点；使机械臂末端依次移动到各个选取的位置点处。
[0012]第二方面，本申请实施例提供一种机械臂工具坐标系原点标定装置，应用于机械臂的控制系统，所述控制系统包括设置在机械臂外的视觉传感器；包括：第一执行模块，用于使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；
第一获取模块，用于在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；所述TCP标记点为预设在末端工具上的标记点，所述TCP标记点与机械臂末端法兰相对固定；第一计算模块，用于根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；第二计算模块，用于根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标。
[0013]优选地，所述预设固定点为视觉传感器坐标系的原点；第一计算模块通过以下公式计算所述第二位姿：其中，为第i个位置点对应的第二位姿中的位置，为第i个位置点对应的第一位姿中的位置，为第i个位置点对应的第二位姿中的姿态，为第i个位置点对应的第一位姿中的姿态，为预先标定得到的视觉传感器坐标系相对机械臂基坐标系的姿态，为第i个位置点对应的第一坐标。
[0014]第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如所述的机械臂工具坐标系原点标定方法的步骤。
[0015]有益效果：本申请实施例提供的机械臂工具坐标系原点标定方法、装置和电子设备，通过使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标；从而可实现标定过程的自动化，提高工作效率，降低人力消耗，避免了人工示教标定过程中的碰撞危险。
附图说明
[0016]图1为本申请实施例提供的机械臂工具坐标系原点标定方法的流程图。
[0017]图2为本申请实施例提供的机械臂工具坐标系原点标定装置的结构示意图。
[0018]图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0020]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机械臂工具坐标系原点标定方法，应用于机械臂的控制系统，所述控制系统包括设置在机械臂外的视觉传感器；其特征在于，包括步骤：A1.使机械臂末端依次移动到至少四个不共面的位置点处；A2.在每个所述位置点处，获取由视觉传感器采集的TCP标记点在视觉传感器坐标系中的第一坐标，并获取机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第一位姿；所述TCP标记点为预设在末端工具上的标记点，所述TCP标记点与机械臂末端法兰相对固定；A3.根据所述第一位姿，计算将所述第一坐标平移到预设固定点后机械臂末端法兰坐标系相对机械臂基坐标系的第二位姿；A4.根据所述第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，完成标定。2.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标系原点标定方法，其特征在于，所述预设固定点为视觉传感器坐标系的原点；步骤A3中，通过以下公式计算所述第二位姿：其中，为第i个位置点对应的第二位姿中的位置，为第i个位置点对应的第一位姿中的位置，为第i个位置点对应的第二位姿中的姿态，为第i个位置点对应的第一位姿中的姿态，为预先标定得到的视觉传感器坐标系相对机械臂基坐标系的姿态，为第i个位置点对应的第一坐标。3.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标系原点标定方法，其特征在于，步骤A4中，通过求解以下公式计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标：其中，为TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的姿态，、、、分别为四个位置点的第二位姿中的位置。4.根据权利要求1所述的机械臂工具坐标系原点标定方法，其特征在于，所述位置点多于四个；
步骤A4包括：多次从所述位置点中选取四个不共面的位置点组成一组目标位置点，得到多组目标位置点，使各组目标位置点中的四个位置点不全相同；根据每组目标位置点中的四个位置点对应的第二位姿计算所述TCP标记点在机械臂末端法兰坐标系中的第二坐标，得到多组初步坐标；根据所述多组初步坐标计算最终的第二坐标。5.根据权利要求4所述的机械臂工具坐标系原点标定方法，其特征在于，所述根据所述多组初步坐标计算最终...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘速杰，邱呈溶，王展，吴宇君，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
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