[發(fā)明專利]一種用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810592881.9
• 申請(qǐng)日: 2018-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN108717715B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王念峰;石小東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);佛山市三技精密機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;B23K9/32;B25J19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

1.一種用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1、按預(yù)定的約束限制將標(biāo)定板放置于機(jī)器人工作區(qū)域內(nèi)任何位置；

步驟2、初始標(biāo)定板采集位置的圖像定位，人為操作機(jī)器人，使得標(biāo)定板位置出現(xiàn)在采集的圖像正中間的矩形框內(nèi)，并以此為基準(zhǔn)更新后續(xù)機(jī)器人采集圖像的位置，即更新機(jī)器人標(biāo)定程序中各個(gè)采集點(diǎn)的位置分量；

步驟3、運(yùn)行機(jī)器人標(biāo)定程序，先采集15個(gè)位置下的15幅標(biāo)定板圖像，然后再通過控制線結(jié)構(gòu)光傳感器中激光的通斷實(shí)現(xiàn)另外4個(gè)位置下的標(biāo)定板圖像和對(duì)應(yīng)的激光條紋圖像的采集；

步驟4、由采集的前15張圖像計(jì)算相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及手眼關(guān)系參數(shù)；由采集的后4組圖像計(jì)算結(jié)構(gòu)光平面參數(shù)；完成整個(gè)標(biāo)定過程；

步驟1中所述預(yù)定的約束限制具體為：標(biāo)定板的坐標(biāo)系O_c-X_cY_c與機(jī)器人基坐標(biāo)系O_r-X_rY_rZ_r中，標(biāo)定板的X軸及Y軸分別平行于機(jī)器人基坐標(biāo)系的X軸和Y軸；

所述的步驟2具體包括：

步驟21、移動(dòng)機(jī)器人末端位置，使得標(biāo)定板出現(xiàn)在相機(jī)的視野中，此時(shí)通過上位機(jī)調(diào)節(jié)相機(jī)的曝光時(shí)間，保證標(biāo)定板成像具有一定的對(duì)比度；

步驟22、調(diào)節(jié)機(jī)器人末端位置，保證整個(gè)標(biāo)定板圖像位于設(shè)定的矩形框內(nèi)，大小與矩形框的大小一致，將當(dāng)前位置確定為初始標(biāo)定圖像采集位置；

步驟23、設(shè)原始的各個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定位置為當(dāng)前位置即初始標(biāo)定圖像采集位置為則得到當(dāng)前位置與原始的各個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定位置之間的平移變換關(guān)系，即

步驟24、通過所述平移變換關(guān)系對(duì)后續(xù)各標(biāo)定點(diǎn)的位置進(jìn)行更新，即

步驟25、通過上位機(jī)發(fā)送更新的標(biāo)定點(diǎn)位置到機(jī)器人控制器中，通過機(jī)器人控制器修改機(jī)器人標(biāo)定示教程序中每個(gè)示教點(diǎn)的位置分量，即可完成標(biāo)定點(diǎn)的更新。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述的原始的各個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定位置具體為第一次進(jìn)行機(jī)器人視覺系統(tǒng)標(biāo)定時(shí)各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的位置，通過人為指定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述的步驟3具體包括：

步驟31、先采集15個(gè)位置下的15幅標(biāo)定板圖像，圖像中標(biāo)定板的位置遍布相機(jī)的視野范圍；

步驟32、然后機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到另外4個(gè)位置，在每個(gè)位置下，先采集一幅標(biāo)定板圖像，然后通過機(jī)器人IO及上位機(jī)與以太網(wǎng)通信分別控制視覺傳感器中激光器的打開以及相機(jī)曝光時(shí)間的更改，使得激光線照射在標(biāo)定板上，在無其他雜光的干擾下，采集對(duì)應(yīng)的激光條紋圖像；

步驟33、通過上位機(jī)與機(jī)器人通信自動(dòng)讀取每個(gè)采集位置下機(jī)器人末端的位置坐標(biāo)并保存到上位機(jī)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于：步驟32中采集對(duì)應(yīng)的激光條紋圖像時(shí)，所述采集標(biāo)定板圖像和采集激光條紋圖像在同一位置，采集激光條紋時(shí)打開激光器，使激光條紋照射到標(biāo)定板上，同時(shí)更改相機(jī)的曝光時(shí)間，采集只包含有激光條紋的圖像，該激光條紋圖像采用圖像識(shí)別出激光中心線，映射到對(duì)應(yīng)位置下的標(biāo)定板圖像中，從而識(shí)別出激光中心線與標(biāo)定板中每列圓形靶標(biāo)的交點(diǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于弧焊機(jī)器人的線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述的步驟4具體包括：

步驟41、提取保持的15幅標(biāo)定板圖像及對(duì)應(yīng)的機(jī)器人位置；

步驟42、進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定，求解相機(jī)內(nèi)參數(shù)；

步驟43、標(biāo)定機(jī)器人與相機(jī)的手眼關(guān)系參數(shù)；

步驟44、由另外4個(gè)位置中每個(gè)位置下所采集的標(biāo)定板圖像和激光條紋圖像，采用交比不變性及最小二乘擬合方法計(jì)算出線結(jié)構(gòu)光平面方程的參數(shù)。