[發(fā)明專利]一種點陣光源智能視覺傳感器及其應用和標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110236831.9
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113028988B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 王天琪;李亮玉;劉海華;姚福林;何俊杰
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 天津展譽專利代理有限公司 12221
• 代理人: 鄭曉晨

1.一種點陣光源智能視覺傳感器的標定方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：采用eye-in-hand方式安裝智能視覺傳感器，示教立體標靶特征點，求解標靶與機器人基坐標系間關系；

步驟二，控制機器人帶動攝像機到不同位置，對立體標靶拍照，求解攝像機相與工業(yè)機器人工具之間位姿關系，也就是手眼關系；

步驟三，設激光點陣行數(shù)和列數(shù)都為2n+1，打開輔助光源，通過輔助光源定義激光點陣的行和列；

步驟四，在激光點陣圖像上用鼠標拾取某一行激光點在立體標靶上的對應位置，利用在激光行陣在不同標靶平面內(nèi)三點計算該行激光點在攝像機坐標系下的光平面方程；用同樣的方法求解其他行激光點陣的激光平面方程；

步驟五，采用步驟4的過程，計算各列激光點陣平面方程Σ_cj；

步驟六，將激光點陣光源整體光路看作一個高和底邊無限延伸的正四棱錐，利用第n+1行和第n+1列平面方程計算正四棱錐光學高方向點光源在圖像坐標系下的直線方程L_h，并以此計算點陣光源各行平面與高方向所成角α_i，及列平面與高方向所成角β_j；

步驟七，在實際工件測量或機器人路徑規(guī)劃時，可根據(jù)四棱錐高方向直線方程L_h和其他點陣射線所在行、列光平面與光學高方向直線方程所成角α_i，β_j計算智能傳感器點陣在空間曲面工件上的坐標，用于確定工件外形尺寸，也可根據(jù)點陣在三維曲面上的信息進行空間曲面特征的路徑規(guī)劃工作。

2.根據(jù)權利要求1所述的點陣光源智能視覺傳感器的標定方法，其特征在于：在步驟一中，所述立體標靶為正立方體形狀，尺寸200×200×200mm，標靶精度達0.01mm。

3.根據(jù)權利要求1所述的點陣光源智能視覺傳感器的標定方法，其特征在于：在步驟一中，所述立體標靶各表面上印有圖形作為標記點，在示教標定工作中用于確認標靶工件方向；標靶各表面圖形都由代表起點的正方形標定點，以及兩個圓形標定點組成，各點用直線連接起來用于激光點陣光源的標定；標靶平面上圖形與標靶相對位置已知；標靶底面是一張傳統(tǒng)標定用棋盤格可輔助攝像機時間標定，在點陣光源視覺傳感器標定工作時該面朝下；

標靶坐標系G中心在正方體體心，方向與標靶上標定面0方向相同；

則面0、面1、面2、面3、面4坐標系與標靶坐標系轉換矩陣分別為：

工件示教標定時，可根據(jù)各平面上特殊標定圖形指示的方向，由正方形標定點對應頂點①到中間圓形標定點對應頂點②，最后到尾部圓形標定點對應頂點③，控制機器人工具完成示教工作；

計算標靶上平面X和Y軸坐標方向，其中點①到點②為各標定平面X軸方向，點②到點③為各標定平面Y軸方向，Z軸方向按照右手坐標系確定；最后得到標靶相對機器人基座坐標系位姿矩陣^BT_G。