一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标转换方法技术方案

本发明专利技术提出了一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标转换方法，所述方法包括：基于测量机器人建立手眼标定模型，根据机器人运动学原理完成从扫描仪测量坐标系到测量机器人基坐标系转换关系的标定；根据机器人运动学原理得到测量机器人基坐标系和划线机器人基坐标系之间的转换关系；在划线机器人运动过程中构建划线机器人末端圆形运动轨迹，根据四点标定得到激光器划线坐标系与划线机器人末端坐标系之间的转换关系；通过矩阵传递完成扫描仪测量坐标系与激光器划线坐标系之间的转换关系标定。本发明专利技术基于手眼标定模型、机器人运动学原理以及四点标定等方法实现了扫描仪测量坐标系与激光器划线坐标系之间的转换，保证了标定精度。定精度。定精度。

【技术实现步骤摘要】
一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标转换方法


[0001]本专利技术涉及自动化三维测量与划线
，尤其涉及一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标转换方法。

技术介绍

[0002]铸件在进行精密机加前需要进行余量分析和划线。现有技术中对于铸件加工余量的划线工作采用的是人工操作的方法，其缺点有效率低下、划线精度低、不稳定等。因此，亟需一种自动化测量与划线系统方案，提高铸件余量的划线精度和效率。
[0003]目前在工业零件测量领域，自动化三维测量技术具备测量速度快，数据量大等优势，已经得到了广泛的应用。由于激光加工具有良好的时间、空间控制性，工件表面变形小，加工速度快等特点，非常适合自动化加工。为了提高铸件在进行自动化加工时余量分析和划线的精度与效率，亟需一种高精度的坐标转换方法，实现从自动测量系统获取的铸件测量坐标到自动划线系统激光器划线坐标的转换。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提出了一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标转换方法，用于解决现有技术中人工铸件余量分析和划线方法效率低且精度不足的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]本专利技术提出了一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，所述方法包括：
[0007]S1，双机器人自动测量、划线系统中包括测量机器人和划线机器人，基于测量机器人建立手眼标定模型，在测量机器人上安装扫描仪，获取扫描仪测量坐标系、测量机器人基坐标系以及测量机器人末端坐标系，根据机器人运动学原理得到扫描仪测量坐标系与测量机器人基坐标系之间的转换关系；
[0008]S2，获取划线机器人基坐标系，根据机器人运动学原理得到测量机器人基坐标系与划线机器人基坐标系之间的转换关系；
[0009]S3，在划线机器人上安装激光器，获取激光器划线坐标系和划线机器人末端坐标系，在划线机器人运动过程中构建划线机器人末端圆形运动轨迹，基于四点标定得到激光器划线坐标系与划线机器人末端坐标系之间的转换关系；
[0010]S4，通过矩阵传递得到扫描仪测量坐标系与激光器划线坐标系之间的转换关系。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1具体包括：
[0012]S101，在预设位置放置棋盘格，在棋盘格上选择一个固定位置作为被选中的棋盘格点；
[0013]S102，在测量机器人的末端加装探针，当测量机器人末端的探针触碰被选中的棋盘格点时，得到所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P，根据测量得到被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base1
P；
[0014]S103，由机器人正向运动学原理得到从测量机器人末端坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
end
；
[0015]S104，根据所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P和转换矩阵
base1
T
end
得到从扫描仪测量坐标系到机器人末端坐标系的转换矩阵
end
T
camera
；
[0016]S105，根据转换矩阵
base1
T
end
和转换矩阵
end
T
camera
得到从扫描仪测量坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
camera
。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S104具体包括：
[0018]所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P与被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base1
P的坐标转换关系表达式为：
[0019]base1
P＝
base1
T
end end
P＝
base1
T
end end
T
camera camera
P
[0020]通过简单变换可以得到从扫描仪测量坐标系到机器人末端坐标系之间的转换矩阵
end
T
camera
，其表达式为：
[0021](
base1
T
end
)
‑
1 base1
P(
camera
P)
‑1＝
end
T
camera
[0022]其中，
camera
P为所述被选中的棋盘格点在扫描仪测量坐标系下的棋盘格点坐标。
[0023]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S105中，根据转换矩阵
base1
T
end
和转换矩阵
end
T
camera
得到从扫描仪测量坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
camera
的表达式为：
[0024]base1
T
camera
＝
end
T
camera base1
T
end
。
[0025]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2具体包括：
[0026]在划线机器人的末端加装探针，当测量机器人末端的探针和划线机器人末端的探针触碰被选中的棋盘格点时，根据测量得到被选中的棋盘格点在划线机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base2
P，其与被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base1
P的坐标转换关系表达式为：
[0027]base2
P＝
base1
P
·
base2
T
base1
[0028]经过简单变换可以得到从测量机器人基坐标系到划线机器人基坐标系之间的转换矩阵
base2
T
base1
：
[0029](
base1
P)
‑
1 base2
P＝
base2
T
base1
。
[0030]在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3具体包括：
[0031]S301，基于激光器在固定焦距下的光斑尺寸制作人工靶标，标记出人工靶标的特征点；
[0032]S302，移动划线机器人直至激光器的光斑与人工靶标的特征点重合，在划线机器人的末端加装探针，获取激光器的光斑坐标系，构建划线机器人末端在移动过程中的圆形运动轨迹；
[0033]S303，在圆形运动轨迹上任取四点进行四点标定，利用四点标定原理得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，其特征在于，所述方法包括：S1，双机器人自动测量、划线系统中包括测量机器人和划线机器人，基于测量机器人建立手眼标定模型，在测量机器人上安装扫描仪，获取扫描仪测量坐标系、测量机器人基坐标系以及测量机器人末端坐标系，根据机器人运动学原理得到扫描仪测量坐标系与测量机器人基坐标系之间的转换关系；S2，获取划线机器人基坐标系，根据机器人运动学原理得到测量机器人基坐标系与划线机器人基坐标系之间的转换关系；S3，在划线机器人上安装激光器，获取激光器划线坐标系和划线机器人末端坐标系，在划线机器人运动过程中构建划线机器人末端圆形运动轨迹，基于四点标定得到激光器划线坐标系与划线机器人末端坐标系之间的转换关系；S4，通过矩阵传递得到扫描仪测量坐标系与激光器划线坐标系之间的转换关系。2.如权利要求1所述的一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S101，在预设位置放置棋盘格，在棋盘格上选择一个固定位置作为被选中的棋盘格点；S102，在测量机器人的末端加装探针，当测量机器人末端的探针触碰被选中的棋盘格点时，得到所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P，根据测量得到被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base1
P；S103，由机器人正向运动学原理得到从测量机器人末端坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
end
；S104，根据所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P和转换矩阵
base1
T
end
得到从扫描仪测量坐标系到机器人末端坐标系的转换矩阵
end
T
camera
；S105，根据转换矩阵
base1
T
end
和转换矩阵
end
T
camera
得到从扫描仪测量坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
camera
。3.如权利要求2所述的一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，其特征在于，步骤S104具体包括：所述被选中的棋盘格点在测量机器人末端坐标系下的棋盘格点坐标
end
P与被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base1
P的坐标转换关系表达式为：
base1
P＝
base1
T
endend
P＝
base1
T
endend
T
cameracamera
P通过简单变换可以得到从扫描仪测量坐标系到机器人末端坐标系之间的转换矩阵
end
T
camera
，其表达式为：(
base1
T
end
)
‑
1base1
P(
camera
P)
‑1＝
end
T
camera
其中，
camera
P为所述被选中的棋盘格点在扫描仪测量坐标系下的棋盘格点坐标。4.如权利要求3所述的一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，其特征在于，步骤S105中，根据转换矩阵
base1
T
end
和转换矩阵
end
T
camera
得到从扫描仪测量坐标系到测量机器人基坐标系之间的转换矩阵
base1
T
camera
的表达式为：
base1
T
camera
＝
end
T
camerabase1
T
end
。5.如权利要求2所述的一种双机器人自动测量、划线系统中的坐标系转换方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
在划线机器人的末端加装探针，当测量机器人末端的探针和划线机器人末端的探针触碰被选中的棋盘格点时，根据测量得到被选中的棋盘格点在划线机器人基坐标系下的棋盘格点坐标
base2
P，其与被选中的棋盘格点在测量机器人基坐标系下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中伟，钟凯，杨延，刘玉宝，江浩，
申请(专利权)人：武汉惟景三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：