[發明專利]基于雙目視覺的激光位移傳感器光束方向標定方法

有效

• 申請號: 202010534054.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111707189B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 丁雅斌;馬浩然;黃田;秦旭達;劉海濤;肖聚亮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.基于雙目視覺的激光位移傳感器光束方向標定方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、安裝標定設備：

在工業機器人的機器人末端執行器上通過夾具裝夾激光位移傳感器測量系統(3)，所述的激光位移傳感器測量系統由沿機器人末端執行器(5)圓周方向均勻間隔裝夾的多個激光位移傳感器組成，在工業機器人(1)的工作范圍內放置一個固定板，在所述的固定板上固定有雙目視覺系統(2)和斜面(7)，其中斜面在雙目視覺系統(2)的兩個工業相機的公共視野范圍內，激光位移傳感器測量系統(3)隨著機器人末端執行器的移動將光束(4)照射在斜面上并形成光斑(6)，在斜面上的光斑能被雙目視覺系統的兩個工業相機同時采集到；

步驟二、對激光位移傳感器光束方向參數進行標定，過程如下：

第一步，利用標準標定板(10)及張正友標定法對雙目視覺系統(2)進行自標定，標定出兩個工業相機之間的位姿關系以及相機的鏡頭畸變系數；

第二步，使機器人末端執行器(5)夾持標準標定板(10)，使機器人末端坐標系與標定板坐標系之間的位姿關系^TH_O(9)固定不變，從雙目視覺系統(2)中獲得標定板坐標系(11)與雙目視覺系統坐標系(14)的位姿關系^CH_O(13)，并利用手眼分離標定方法求得機器人基座的基座坐標系(17)與雙目視覺坐標系(14)之間的位姿關系^CH_B(16)；

第三步，從機器人控制系統獲取機器人基座(8)的基座坐標系與機器人末端坐標系(12)的位姿關系^BH_T(15)，經過^CH_T＝^CH_B^BH_T坐標變換求得雙目視覺系統坐標系與機器人末端坐標系的實時位姿關系^CH_T；

第四步，控制機器人末端執行器帶動激光位移傳感器測量系統移動，使光束打在斜面上，并形成清晰的光斑，且光斑在兩個工業相機測量視野范圍內，光斑個數為激光位移傳感器數量；

第五步，雙目視覺系統的兩個工業相機獲取斜面上的每一個光斑的圖像，采用視差法測空間點坐標原理獲取算法計算每一個光斑的中心點在雙目視覺坐標系(14)下的三維坐標P_c＝(x_c，y_c，z_c)；

第六步，經過P_T＝^CH_T*P_c坐標轉換求得光斑的中心點在機器人末端坐標系(12)下的三維坐標P_T＝(x_T，y_T，z_T)；

第七步，機器人末端執行器(5)沿著機器人末端軸線方向移動，使光斑位置發生變化；

第八步，設定一條激光光束取光斑點數量閾值q，若每一條激光光束獲取了q個在機器人末端坐標系(12)下的光斑的中心點坐標P_T1、P_T2、…、P_Tq，則進行第九步，否則重復執行第五步到第八步；

第九步，利用每條光束上已獲得的q個光斑的中心點坐標P_T1、P_T2、…、P_Tq，結合最小二乘法擬合光束在機器人末端坐標系上的空間直線方程，求取光束方向向量n＝(i，j，k)；若同時標定m個激光位移傳感器，則共獲取m*q個光斑的中心點坐標，并求取m個光束方向向量。