[發明專利]激光測量機器人的手眼標定方法及系統

有效

• 申請號: 201410408307.5
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104132616B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 王浩田;卞大超;劉鐸;宋孚群;王巖;張一丁;張敏;張冬運
• 申請（專利權）人: 蘇州北碩檢測技術有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙)32235
• 代理人: 楊林潔

1.一種激光測量機器人的手眼標定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、將激光投射到靶球表面形成激光數據；

S2、接收所述激光器數據，獲取初始位置下，所述靶球的圓弧半徑R0；?

S3、基于機器人的基坐標系，以上述初始位置為基點，所述機器人分別沿X方向、Y方向、Z方向平移微小步長后，分別獲取并記錄X方向、Y方向、Z方向對應的靶球的圓弧半徑Rx，Ry，Rz；

S4、將Rx，Ry，Rz分別與R0進行大小比較，根據其比較結果，確認本次搜索方向，并沿著當前搜索方向，確認圓弧半徑R的搜索區間；

S5、采用區間消去法逐漸減小搜索區間；

S6、在所述搜索區間內，判斷當前圓弧半徑R是否滿足如下關系：

，其中，r為靶球半徑，R為實時獲取的圓弧半徑，為系統預設閾值；

若是，獲取當前狀態下，對應圓弧半徑為R的圓弧圓心坐標，以及機器人的位置姿態信息；記錄機器人的位置姿態信息和所獲取的圓弧圓心坐標，將其形成一個共軛對；

若否，返回步驟S5；

S7、根據所述共軛對信息，求解變換矩陣，完成手眼標定。

2.根據權利要求1所述的激光測量機器人的手眼標定方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：?

接收激光投射到靶球表面的圓弧離散點數據，通過圓擬合計算所述圓弧半徑R0、Rx，Ry，Rz。

3.根據權利要求1所述的激光測量機器人的手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：將圓弧半徑Rx，Ry，Rz分別與R0進行比較，選擇圓弧半徑變化最大的坐標軸方向作為本次搜索方向。

4.根據權利要求3所述的激光測量機器人的手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

沿著當前搜索方向，通過外推法確認圓弧半徑R的搜索區間，所述搜索區間按照圓弧半徑小-大-小的位置關系確定。

5.根據權利要求1至4任一項所述的激光測量機器人的手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S7具體包括：

調整機器人到不同的位置姿態，重復步驟S1至S6，得到N個所述共軛對；

判斷N是否大于第二系統閾值；

若是，求解變換矩陣，完成手眼標定；

若否，繼續調整機器人到不同的位置姿態，并回到步驟S1。

6.一種激光測量機器人的手眼標定系統，其特征在于，所述系統包括：

激光發射單元，所述激光發射單元用于將激光投射到靶球表面形成激光數據；

數據處理單元，所述數據處理單元用于接收所述激光器數據，獲取初始位置下，所述靶球的圓弧半徑R0；

基于機器人的基坐標系，以上述初始位置為基點，控制所述機器人分別沿X方向、Y方向、Z方向平移微小步長后，分別獲取并記錄X方向、Y方向、Z方向對應的靶球的圓弧半徑Rx，Ry，Rz；

將Rx，Ry，Rz分別與R0進行大小比較，根據其比較結果，確認本次搜索方向，并沿著當前搜索方向，確認圓弧半徑R的搜索區間；

采用區間消去法逐漸減小搜索區間；

在所述搜索區間內，判斷當前圓弧半徑R是否滿足如下關系：

，其中，r為靶球半徑，R為實時獲取的圓弧半徑，為系統預設閾值；

若是，獲取當前狀態下，對應圓弧半徑為R的圓弧圓心坐標，以及機器人的位置姿態信息；記錄機器人的位置姿態信息和所獲取的圓弧圓心坐標，并將其形成一個共軛對；

若否，繼續沿著當前搜索方向，采用區間消去法逐漸減小搜索區間；

根據所述共軛對信息，求解變換矩陣，完成手眼標定。

7.根據權利要求1所述的激光測量機器人的手眼標定系統，其特征在于，所述數據處理單元還用于，接收激光投射到靶球表面的圓弧離散點數據，通過圓擬合計算所述圓弧半徑R0、Rx，Ry，Rz。

8.根據權利要求1所述的激光測量機器人的手眼標定系統，其特征在于，

所述數據處理單元還用于，將圓弧半徑Rx，Ry，Rz分別與R0進行比較，選擇圓弧半徑變化最大的坐標軸方向作為本次搜索方向。

9.根據權利要求8所述的激光測量機器人的手眼標定系統，其特征在于，

所述數據處理單元還用于，沿著當前搜索方向，通過外推法確認圓弧半徑R的搜索區間，所述搜索區間按照圓弧半徑小-大-小的位置關系確定。

10.根據權利要求6至9任一項所述的激光測量機器人的手眼標定系統，其特征在于，

所述數據處理單元還用于，調整機器人到不同的位置姿態，重復獲得N個所述共軛對；

判斷N是否大于第二系統閾值；

若是，求解變換矩陣，完成手眼標定；

若否，繼續調整機器人到不同的位置姿態，重復獲得下一個所述共軛對。