一种基于移动设备视觉传感器的外参标定方法技术

本发明专利技术提供一种基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，先通过预先标定过程，将移动设备轨迹运行的次序、特征参数、各测量位姿处的转换关系记为一组历史数据；移动设备重复运行测量轨迹，直到移动设备到达热稳定，将所有历史数据汇总成定位信息历史数据列表；正式开始视觉测量时，移动设备带动视觉传感器运行测量轨迹，在此过程中，获取特征参数标记为A，在定位信息历史数据列表中搜索与A最接近的一组特征参数；将该特征参数相对应的转换关系，记为实时转换关系，完成对当前柔性传感器定位。本方法对视觉传感器的全局定位精度，不会受到移动设备温度漂移以及自身重复定位误差的影响，稳定性高。稳定性高。稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动设备视觉传感器的外参标定方法


[0001]本专利技术涉及传感器定位、标定领域，具体涉及一种基于移动设备视觉传感器的外参标定方法。

技术介绍

[0002]目前，视觉检测技术已经被广泛应用到智能制造的各个领域，特别是移动设备(机器/导轨)与视觉传感器相结合的柔性测量方式，因其能够对待测物表面更为全面的视觉测量，而备受关注。众所周知，视觉传感器在正式开始应用之前，需要首先标定与全局坐标系之间的关系，即：对视觉传感器进行全局定位/外参标定。由于移动设备存在重复定位误差和受到温度影响的温度漂移定位误差，其在相同的测量位姿处，每次到位的位置均不相同；如机器人在连续高速运动过程中会产生非常明显的温度误差，即机器人经过一段时间连续的高速运动之后，机器人末端TCP(Tool Center Point，工具末端中心点)会产生非常明显的位置漂移；以臂展为3m的工业机器人为例，以100％速度连续运动1小时后，对于同一个目标点，机器人末端TCP达到的位置变化最大可达0.5mm，即机器人运动轨迹将存在较大的位置或姿态误差。这种机器人温度误差是一种动态产生的误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，所述视觉传感器安装在移动设备上，用于采集待测物图像；其特征在于：先通过以下预先标定过程，获得定位信息历史数据列表：在对待测物正式开始视觉测量之前，移动设备从冷态开始，模拟实际视觉测量流程、带动视觉传感器运行测量轨迹，在此过程中，获取一个或多个特征参数以及各个测量位姿处视觉传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系；当所述移动设备为机器人时，所述特征参数为机器人位姿、标志点坐标和机器人连杆误差中的一个或多个；所述标志点坐标为：在检测工位中位置始终不变的几何特征的坐标；所述机器人连杆误差为：机器人当前运行时的修正DH参数与机器人首次运行时的修正DH参数之间的偏差；当所述移动设备为导轨时，所述特征参数为标志点坐标；将移动设备轨迹运行的次序、特征参数、各测量位姿处的转换关系记为一组历史数据；移动设备重复运行测量轨迹，每运行一次轨迹，均存储一组历史数据；直到移动设备到达热稳定状态后，移动设备停止运行；将所有历史数据汇总成列表，存储为定位信息历史数据列表；预先标定过程结束；在正式开始视觉测量时，再通过以下步骤，得出视觉传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系：安装好待测物之后，移动设备按照设定的测量轨迹带动视觉传感器运行测量轨迹，在此过程中，获取特征参数标记为A，在预先存储的定位信息历史数据列表中搜索与A最接近的一组特征参数；将该特征参数相对应的一组历史数据中的转换关系，记为视觉传感器坐标系与全局坐标系之间的实时转换关系，完成对当前视觉传感器的外参标定。2.如权利要求1所述的基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，其特征在于：当所述特征参数为机器人位姿时，在单个或多个测量位姿处分别获取特征参数，单个测量位姿处的特征参数为机器人末端位置坐标和欧拉角，其通过读取机器人控制器中的数据获得。3.如权利要求1所述的基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，其特征在于：当所述特征参数为标志点坐标时，其通过以下方式获取：预先在检测工位中设置一个或多个标志点；机器人/导轨每次运行轨迹，均带动视觉传感器采集标志点图像，解算标志点坐标；所述标志点为检测工位中原有的几何特征以及人为附加的几何特征，包括特征孔、标准球和标记圆；所述标志点坐标为标志点的几何中心位置坐标。4.如权利要求1所述的基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，其特征在于：当所述特征参数为机器人连杆误差时，机器人每次运行测量轨迹之前或之后，获取一组连杆误差数据，其通过以下方式获取：预先在检测工位中设置温度补偿装置，所述温度补偿装置包括依次连接的基座、基准杆和基准球，所述基座与机器人固定安装在同一地基上，且高度与机器人底座高度一致，所
述基准杆采用碳纤维杆，所述基准球表面设置至少四个圆形标识，设置所述圆形标识的位置为平面，各个圆形标识的圆心位于同一球面；机器人每次运行测量轨迹之前或之后，均带动视觉传感器从多个位姿采集温度补偿装置上各个圆形标识的图像，获取各个圆心在机器人法兰坐标系下的坐标；利用实时检测的圆心坐标与机器人第一次运行测量轨迹获取的圆心坐标构建方程，解算机器人连杆误差。5.如权利要求4所述的基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，其特征在于：利用实时检测的圆心坐标与机器人第一次运行测量轨迹获取的圆心坐标构建如下方程，通过多个圆心坐标联立方程组解算出机器人连杆误差：其中，P
flange冷
代表机器人第一次获取的圆心坐标，P
flange热
代表实时检测的圆心坐标，α
i
,c
i
,d
i
,β
i
分别表示机器人修正DH参数中的第i个关节的杆件扭角、杆件长度、关节距离、关节扭角；θ
in_i
是机器人第i个关节的角度，θ
0_i
表示机器人第i个关节的初始角度，i＝1，2
……
N，N表示机器人关节总数；Δα
i
,Δa
i
,Δd
i
,Δθ
i
,Δk,Δβ为待解算的机器人连杆误差。6.如权利要求1所述的基于移动设备视觉传感器的外参标定方法，其特征在于：当单次轨迹运行中获取多个特征参数时，将其作为索引、在预先存储的定位信息历史数据列表中搜索与该特征参数最接近的一组特征参数；具体方式为：将各个特征参数分别作为索引、在...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹仕斌，郭寅，郭磊，余兵，孙颖，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：