一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，包括步骤：S1、搭建双目立体视觉平台，双目立体视觉平台包括第一相机和第二相机；S2、对机器人的末端位置进行特征点标记，标记后的机器人按照预设轨迹行走，并通过第一相机和第二相机拍摄机器人的末端位置在不同时刻的图像；S3、任选一个特征点记为目标点，基于立体匹配方法确定目标点在不同时刻的实际坐标值；S4、采用插值法计算任意点C的误差值；S6、机器人按照实际轨迹行走时，矫正起点和终点位置坐标。该方法通过双目立体视觉确定机器人末端位置的误差并实现误差补偿，能够有效解决由机器人振动、装配精度等引起的末端执行器轨迹精度差的问题，实现高精度作业。实现高精度作业。实现高精度作业。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，开始逐渐广泛应用于工业生产中，且从简单的生产动作到精细化加工不断发展，对机器人的精度要求也就越来越高。但在实际使用中发现，随着机器人运行、外界环境干扰等因素，机器人会不同程度产生误差，并最终在机器人的工作部件末端位置将各环节形成的误差进行累计，导致机器人运行过程中发生工作作业精度下降的现象。如何提升机器人的运动精度及修正因为长时间运行造成的机器人精度下降是一个急需解决的问题。
[0003]传统误差补偿方法是以机器人末端一点为坐标原点建立坐标系，通过计算行程误差来进行补偿，这种方法数据计算量大，计算过程复杂，效率低下，且数据统计和计算精度均相对较差，不能满足实际应用场合下对精度和效率的需求。因此，提出一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，能够实现误差的快速补偿并达到较高精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，该方法通过双目立体视觉确定机器人末端位置的误差并实现误差补偿，能够有效解决由机器人振动、装配精度等引起的末端执行器轨迹精度差的问题，实现高精度作业。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]本专利技术提出的一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，应用于机器人，包括如下步骤：
[0007]S1、搭建双目立体视觉平台，双目立体视觉平台包括第一相机和第二相机；
[0008]S2、对机器人的末端位置进行特征点标记，标记后的机器人按照预设轨迹行走，并通过第一相机和第二相机拍摄机器人的末端位置在不同时刻的图像；
[0009]S3、任选一个特征点记为目标点，基于立体匹配方法确定目标点在不同时刻的实际坐标值(x，y，z)；
[0010]S4、采用插值法计算任意点C的误差值(u
c
，v
c
，w
c
)，具体如下：
[0011][0012][0013][0014]其中，
[0015]u
i
＝u
xi
‑
u
yi
ꢀꢀꢀ
(4)
[0016]v
i
＝v
xi
‑
v
yi
ꢀꢀꢀ
(5)
[0017]w
i
＝w
xi
‑
w
yi
ꢀꢀꢀ
(6)
[0018][0019]其中，(ε
i
，η
i
，ξ
i
)为i点在母单元坐标中的空间坐标值，m为机器人按照预设轨迹行走时拍摄的目标点的点位数量，(u
i
，v
i
，w
i
)为i点分别在X、Y、Z方向的误差，(u
xi
，v
xi
，w
xi
)为i点的理论坐标值，(u
yi
，v
yi
，w
yi
)为i点的实际坐标值；
[0020]S5、机器人按照实际轨迹行走时，矫正起点(x0，y0，z0)和终点(x1，y1，z1)位置坐标分别对应为(x0‑
u0，y0‑
v0，z0‑
w0)和(x1‑
u1，y1‑
v1，z1‑
w1)，其中，(u0，v0，w0)为起点(x0，y0，z0)对应的误差值，(u1，v1，w1)为终点(x1，y1，z1)对应的误差值。
[0021]优选地，步骤S3中，基于立体匹配方法确定目标点在不同时刻的实际坐标值(x，y，z)，具体如下：
[0022]S31、获取不同时刻目标点在第一相机图像中的坐标(x
l
，y
l
)；
[0023]S32、采用相关性函数匹配得到对应时刻目标点在第二相机图像中的坐标(x
r
，y
r
)，相关性函数为SSD相关函数，公式如下：
[0024][0025]其中，C为函数值，g
l
(u,v)为第一相机图像在坐标(x
l
，y
l
)处的灰度值，g
r
(u
′
,v
′
)为第二相机图像在坐标(x
r
，y
r
)处的灰度值，N为支撑窗口大小。
[0026]S33、基于相似三角形定律计算对应时刻目标点的实际坐标值(x，y，z)，公式如下：
[0027][0028]其中，f为第一相机或第二相机的焦距，b为第一相机和第二相机基线。
[0029]优选地，步骤S2中，通过第一相机和第二相机拍摄机器人的末端位置在不同时刻的图像前，还采用张正友标定法对各相机进行标定。
[0030]优选地，双目立体视觉平台还包括底座和用于照明的LED灯，第一相机、第二相机、LED灯均安装于底座上，且第一相机和第二相机在Y方向处于同一位置。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采用双目立体视觉检测机器人行走时末端位置，基于立体匹配方法计算目标点实际位置，并配合插值法确定机器人末端位置的误差实现误差补偿，操作简单，检测精度高，补偿精度高，能够有效解决由机器人振动、装配精度等引起的末端执行器轨迹精度差的问题，实现高精度作业。
附图说明
[0032]图1为本专利技术基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法流程图；
[0033]图2为本专利技术的双目立体视觉平台和机器人配合工作状态示意图；
[0034]图3为本专利技术的机器人预设轨迹示意图；
[0035]图4为本专利技术的立体匹配原理示意图；
[0036]图5为本专利技术的机器人末端位置任意点C求解示意图。
[0037]附图标记说明：10、机器人；20、双目立体视觉平台；21、底座；22、第一相机；23、第
二相机；24、LED灯。
具体实施方式
[0038]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0039]需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
[0040]如图1
‑
5所示，一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法，应用于机器人，其特征在于：所述基于双目立体视觉的机器人末端位置补偿方法包括如下步骤：S1、搭建双目立体视觉平台，所述双目立体视觉平台包括第一相机和第二相机；S2、对所述机器人的末端位置进行特征点标记，标记后的机器人按照预设轨迹行走，并通过所述第一相机和第二相机拍摄所述机器人的末端位置在不同时刻的图像；S3、任选一个特征点记为目标点，基于立体匹配方法确定目标点在不同时刻的实际坐标值(x，y，z)；S4、采用插值法计算任意点C的误差值(u
c
，v
c
，w
c
)，具体如下：)，具体如下：)，具体如下：其中，u
i
＝u
xi
‑
u
yi
ꢀꢀꢀꢀ
(4)v
i
＝v
xi
‑
v
yi
ꢀꢀꢀꢀ
(5)w
i
＝w
xi
‑
w
yi
ꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，(ε
i
，η
i
，ξ
i
)为i点在母单元坐标中的空间坐标值，m为机器人按照预设轨迹行走时拍摄的目标点的点位数量，(u
i
，v
i
，w
i
)为i点分别在X、Y、Z方向的误差，(u
xi
，v
xi
，w
xi
)为i点的理论坐标值，(u
yi
，v
yi
，w
yi
)为i点的实际坐标值；S5、机器人按照实际轨迹行走时，矫正起点(x0，y0，z0)和终点(x1，y1，z1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许杨剑，何伟，王仁源，刘发发，鞠晓喆，梁利华，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：