一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，包括固定在工业机器人末端的作业机械手上的球形合作目标，工业机器人的旁侧通过立体相机安装支架支撑安装立体相机，球形合作目标具有球面的局部轮廓特征，工业机器人保持标定位置坐标不变带动球形合作目标运动至多个标定姿态，立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定姿态下球形合作目标的位姿变化，获得立体相机与工业机器人的位姿转换信息。使用本实用新型专利技术的标定过程简单、高效、高精度，无需拆卸机械手，可自动化实现，在智能机器人作业过程中，也能在线校验或标定工业机器人与立体相机位姿坐标转换矩阵。坐标转换矩阵。坐标转换矩阵。

【技术实现步骤摘要】
一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置


[0001]本技术属于智能工业机器人
，具体涉及一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置。

技术介绍

[0002]工业生产领域，将立体相机固定安装，基于立体相机测量数据，引导工业机器人生产作业的场景非常多。立体相机测量获得的是自身坐标系下的测量数据，必须将其高精度地转换为工业机器人末端机械手或其它工艺执行单元需要的工业机器人坐标系下的数据，智能工业机器人在使用前，需要标定工业机器人与立体相机的安装位姿，求解坐标转换矩阵。
[0003]行业内目前绝大多数采用的是传统的2D工业相机与工业机器人坐标转换矩阵的标定方法，即将作业机械手拆下，在工业机器人末端安装棋盘格等合作目标，存在的标定步骤多，耗时长，精度低，自动化困难，精度低，无法在使用过程中在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的坐标转换矩阵。
[0004]行业内也有采用立体合作目标进行标定的方案，提前已知立体合作目标与机械臂法兰的结构尺度，同样存在需要将作业机械手拆下，离线标定完成，再进行使用的问题。该种标定方法对立体合作目标的加工要求高，成本高，准备周期长，并且为了准确评价立体合作目标的点云数据质量，标定算法复杂，易出错，在线自动化算法有难度。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，标定过程简单、高效、高精度，无需拆卸机械手，可自动化实现，在智能机器人作业过程中，也能在线校验或标定工业机器人与立体相机位姿坐标转换矩阵。
[0006]为了实现上述目的，本技术有如下的技术方案：
[0007]一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，包括固定在工业机器人末端的作业机械手上的球形合作目标，工业机器人的旁侧通过立体相机安装支架支撑安装立体相机，球形合作目标具有球面的局部轮廓特征，工业机器人保持标定位置坐标不变带动球形合作目标运动至多个标定姿态，立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定姿态下球形合作目标的位姿变化，获得立体相机与工业机器人的位姿转换信息。
[0008]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述球形合作目标由数量为一个或多个球体组成，球体均处在立体相机视场范围内。
[0009]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述球形合作目标的多个球体为分立的球体。
[0010]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述的球形合作目标采用兵乒球制作
而成。
[0011]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述球形合作目标根据立体相机的视场范围，采用胶粘固定在作业机械手上。
[0012]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述工业机器人与立体相机安装支架固定在同一个水平台面上。
[0013]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述工业机器人采用AUBO六轴工业机器人。
[0014]作为本技术标定装置的一种优选方案，所述立体相机采用ZIVID立体相机。
[0015]相较于现有技术，本技术有如下的技术方案：
[0016]采用固定在工业机器人末端的作业机械手上的球形合作目标进行标定，球形合作目标易获取、成本低、平稳放置简单，使用非常灵活。在工业机器人的旁侧通过立体相机安装支架支撑安装立体相机，球形合作目标具有球面的局部轮廓特征，使球形合作目标置于立体相机视场范围内，工业机器人保持标定位置坐标不变，通过带动球形合作目标运动至多个标定姿态，立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定姿态下球形合作目标的位姿变化，获得立体相机与工业机器人的位姿转换信息。本技术采用球形合作目标进行标定，立体相机采集球形合作目标球面的局部轮廓特征，能够适应环境光变化引起的图像采集质量不一致问题，在实现在线自动化标定的同时，具有较高的标定精度。
附图说明
[0017]图1本技术携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置结构示意图；
[0018]图中：1.工业机器人；2.立体相机；3.球形合作目标；4.立体相机安装支架；5.作业机械手。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。
[0020]参见图1，本技术携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，结构包括固定在工业机器人1末端的作业机械手5上的球形合作目标3，工业机器人1的旁侧通过立体相机安装支架4支撑安装立体相机2，立体相机2及立体相机安装支架4根据生产作业进行布局设计。球形合作目标3具有球面的局部轮廓特征，工业机器人1保持标定位置坐标不变，带动球形合作目标3运动至多个标定姿态，立体相机2采集球形合作目标3的图像，根据工业机器人1在各标定姿态下球形合作目标3的位姿变化，获得立体相机2与工业机器人1的位姿转换信息。在本实施例中，球形合作目标3由数量为一个或多个球体组成，球体均处在立体相机视场范围内。更进一步的，球形合作目标3若由多个球体组成，则多个球体为分立的球体。球形合作目标3采用易获取、成本极低的兵乒球制作而成。球形合作目标3根据立体相机2的视场范围，采用胶粘固定在作业机械手5上，对绝对位置和姿态没有任何要求。
[0021]基于本技术的工业机器人位姿在线标定方法，步骤如下：
[0022]步骤1，将球形合作目标3平稳固定于工业机器人作业机械手上。
[0023]球形合作目标3平稳固定，包括如下步骤：
[0024]1a)选择不少于一个球体的球形合作目标3平稳固定；
[0025]1b)各标定位姿下，有不少于一个球体的球形合作目标3在立体相机视场范围内。
[0026]步骤2，控制工业机器人1保持标定位置坐标不变，运动至多个标定姿态，立体相机2采集包含球形合作目标3的点云。
[0027]工业机器人1运动至多个标定姿态，包括如下步骤：
[0028]2a)工业机器人1标定位置的坐标不变；
[0029]2b)选择不少于三个标定姿态；
[0030]2c)工业机器人1带动球形合作目标3运动至各个标定位姿，立体相机2可以采集到球形合作目标3的局部轮廓。
[0031]步骤3，对各个标定位姿采集的点云进行球形合作目标3轮廓点云识别、分割，计算球形合作目标3的球心坐标。
[0032]对各个标定位姿采集的点云处理，包括如下步骤：
[0033]3a)识别各个标定位姿下球形合作目标3的轮廓点云；
[0034]3b)从包含背景点云数据、球形合作目标3轮廓点云的点云集中分割高质量球形合作目标3的轮廓点云；
[0035]3c)拟合计算分割后的轮廓点云的球心坐标P
n
＝[x
n
,y
n
,z
n
,1]，n＝1,2,
……
，N，N为标定位姿数量。
[0036]步骤4，读取各个标定姿态下，工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，其特征在于：包括固定在工业机器人(1)末端的作业机械手(5)上的球形合作目标(3)，工业机器人(1)的旁侧通过立体相机安装支架(4)支撑安装立体相机(2)，球形合作目标(3)具有球面的局部轮廓特征，工业机器人(1)保持标定位置坐标不变带动球形合作目标(3)运动至多个标定姿态，立体相机(2)采集球形合作目标(3)的图像。2.根据权利要求1所述携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，其特征在于：所述球形合作目标(3)由数量为一个或多个球体组成，球体均处在立体相机视场范围内。3.根据权利要求2所述携带球形合作目标的工业机器人位姿在线标定装置，其特征在于：所述球形合作目标(3)的多个球体为分立的球体。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军丽，路超，张恒，
申请(专利权)人：西安中科光电精密工程有限公司，
类型：新型
国别省市：