[發明專利]一種基于SCARA機械手的相機標定和坐標變換的方法有效
| 申請號: | 201710535960.1 | 申請日: | 2017-07-04 |
| 公開(公告)號: | CN107160380B | 公開(公告)日: | 2021-01-19 |
| 發明(設計)人: | 陳安;陳超;吳忻生 | 申請(專利權)人: | 華南理工大學 |
| 主分類號: | B25J9/04 | 分類號: | B25J9/04;B25J9/16 |
| 代理公司: | 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102 | 代理人: | 何淑珍 |
| 地址: | 511458 廣東省廣州市*** | 國省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 scara 機械手 相機 標定 坐標 變換 方法 | ||
1.一種基于SCARA機械手的相機標定和坐標變換的方法,其特征在于,包括步驟:
(1)首先將上視相機固定安裝在工作平面以下的平臺上,然后將下視相機豎直固定安裝在SCARA機械手的第二關節末端并與機械手坐標系、即世界坐標系的Z軸平行,此時下視相機可隨機械手在工作范圍內移動,要求位于機械手第三關節末端的吸嘴能夠在上視相機中清晰成像;
(2)采用相機標定技術對上視相機進行標定,得到上視相機的參數矩陣H1;
(3)采用自制的PCB標定板,進行上下視相機的聯合標定,得到下視相機的參數矩陣H2;
(4)計算此時下視相機標定位置的關節角度,通過坐標轉換公式計算并記錄此時吸嘴的世界坐標;
(5)下視相機成功標定之后,移動下視相機對PCB板上待貼裝元件位置進行拍照,計算出待貼裝元件的實際目標位置,包括元件中心、元件MARK點的世界坐標;
(6)移動下視相機拍照待貼裝元件,通過坐標轉換公式,計算待貼裝元件的位置,并準確吸取;
(7)在機械手移動吸嘴成功吸取到待貼裝元件之后,需要進行上視相機過圖校正,運用圖像處理算法,準確識別元件中心、元件MARK點并由標定算法獲取兩點的世界坐標;
(8)由步驟(5)和(7),經過計算元件中心與元件MARK點組成的向量夾角,旋轉U軸,保證待貼裝元件姿態與目標位置平行;
(9)計算吸嘴在目標位置中的世界坐標,即讓待貼裝元件和目標位置重合;
(10)此時即可計算出目標位置點Z(xz,yz)的坐標,控制SCARA機械手的吸嘴移動到目標位置點Z(xz,yz)即可完成正確貼裝。
2.根據權利要求1所述的基于SCARA機械手的相機標定和坐標變換的方法,其特征在于:所述步驟(3)具體包括步驟:上、下視相機對PCB標定板的上下兩面同一位置拍照,由于上視相機已經標定成功,所以可利用上視相機得到標志點的世界坐標,并和下視相機所拍照圖像中的標志點一起完成下視相機的標定,得到其參數矩陣H2。
3.根據權利要求1所述的基于SCARA機械手的相機標定和坐標變換的方法,其特征在于:所述步驟(4)具體包括步驟:機械手在控制器的控制下進行移動拍照;由于機械手是關節型,關節的移動軌跡呈扇形,所以要準確獲得此時圖像中像點的世界坐標(xw,yw),必須知道第一關節和第二關節的旋轉角度α和β,實際使用的旋轉角度δ是此時位置和下視相機標定位置時的關節角度之差,并折合到第二關節上,由于下視相機與吸嘴的距離固定,所以不管機械手怎么運動,下視相機所拍圖像中同一位置的像點(xp,yp)與吸嘴(xm,ym)的距離也是固定的,并且像點和吸嘴的連線L與機械手第二關節的夾角也是固定不變的;上述旋轉折合到第二關節上關節角度γ和吸嘴的實時世界坐標(xm,ym)都可由機械手運動控制器的庫函數輸出得到,并由以下坐標轉換公式,可得到機械手移動之后所拍圖像中的像點(xp,yp)的世界坐標(xw,yw):
4.根據權利要求1所述的基于SCARA機械手的相機標定和坐標變換的方法,其特征在于:所述步驟(8)中,為了保證準確貼裝,則待貼裝元件必須和目標位置完全重合,這里首先保證待貼裝元件的姿態和目標位置輪廓平行,由步驟(5)和(7),可以得出由元件中心和元件MARK點的連線組成的兩個向量,計算兩向量的夾角η之后,控制SCARA機械手的U軸轉動η,使待貼裝元件的姿態和目標位置輪廓平行。
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