[發明專利]一種線激光與機械臂標定方法有效

申請號：	202011216761.2	申請日：	2020-11-04
公開（公告）號：	CN112361958B	公開（公告）日：	2022-06-21
發明（設計）人：	張劍;馬啟航;徐立云;張云瞻;章珈豪	申請（專利權）人：	同濟大學
主分類號：	G01B11/00	分類號：	G01B11/00
代理公司：	上海科盛知識產權代理有限公司 31225	代理人：	宣慧蘭
地址：	200092 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種激光機械標定方法
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【說明書】：

本發明涉及一種線激光與機械臂標定方法，包括以下步驟：獲取球形工具激光掃描點云數據；通過最小Z值查尋算法從球形工具激光掃描點云數據中找出最小Z值掃描點云數據；獲取機械臂的位置姿態數據，并找出最小Z值掃描點云數據對應的最小Z值位置姿態數據；求解最小Z值掃描點云數據與最小Z值位置姿態數據之間的變換矩陣集去除變換矩陣集中包含虛數的變換矩陣，去除變換矩陣集中所有項的實部絕對值相同的變換矩陣，得到最優變換矩陣完成線激光與機械臂的標定。與現有技術相比，成本低廉，整個過程自動化程度高、操作簡單、標定結果可靠，可滿足實際現場的使用要求。

技術領域

本發明涉及機械臂與機器視覺運動控制領域，尤其是涉及一種線激光與機械臂標定方法。

背景技術

線激光掃描成像是一種非接觸主動式三維成像方法，其工作原理是發射一條線激光到目標物體上,攝像頭通過某個固定角度檢測該激光在物體上的反射信息,然后通過三角測量原理確定物體表面的高度和寬度信息。其具有掃描速度快、成像精度高、測量過程便捷等特點，被廣泛地應用于工業現場目標檢測、形貌重建以及特征匹配等方面。

線激光的標定往往和目標體的三維模型數據采集、采樣、匹配以及重建等流程具有很大關系，尤其是一些對精度有一定限制的應用場合，例如視覺引導機械臂運動、視覺引導移動物運動等方面，在無法滿足精度使用要求范圍的情況下，往往會造成機械臂定位不準確、移動物路徑規劃偏離等因素，將直接導致整個系統的功能失效。因此，如何準確地、快速地標定線激光器的使用參數，這在工業現場中是一項比較有意義的問題。

中國發明專利CN111272102A介紹了一種線激光掃描三維測量標定方法，其在不變換標定板姿態的情況下實現線激光掃描快速標定，可有效降低標定過程和計算的復雜度，但是此類方法容易受到實際現場光照強度的影響，在工業現場中的使用條件較為嚴格，不利于快速標定。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種線激光與機械臂標定方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種線激光與機械臂標定方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1：獲取球形工具激光掃描點云數據；

步驟S2：通過最小Z值查尋算法從球形工具激光掃描點云數據中找出最小Z值掃描點云數據；

步驟S3：獲取機械臂的位置姿態數據，并找出最小Z值掃描點云數據對應的最小Z值位置姿態數據；

步驟S4：求解最小Z值掃描點云數據與最小Z值位置姿態數據之間的變換矩陣集

步驟S5：去除變換矩陣集中包含虛數的變換矩陣，去除變換矩陣集中所有項的實部絕對值相同的變換矩陣，得到最優變換矩陣完成線激光與機械臂的標定。

所述的步驟S1中球形工具激光掃描點云數據通過位于機械臂末端的激光器獲取。

所述的最小Z值查尋算法查尋激光器距離球形工具的球面最近時的球形工具激光掃描點云數據，即最小Z值掃描點云數據。