[發明專利]一種激光位移傳感器的光軸坐標系的標定方法

有效

• 申請號: 202110945683.8
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113607066B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 黃志偉;王財先;寧藝文;孫聞博;吳鈺屾
• 申請（專利權）人: 上海發那科機器人有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳軼淳

1.一種激光位移傳感器的光軸坐標系的標定方法，其特征在于，預先配置一機器人和設置于固定位置的一激光位移傳感器，所述機器人的手臂末端通過一安裝接口連接一標定塊，且所述標定塊的標定面與所述安裝接口的安裝面平行；所述標定方法具體包括以下步驟：

步驟S1，在所述標定塊上建立一工具坐標系，使所述工具坐標系的原點處于所述標定塊的幾何中心；

步驟S2，通過人工初步示教獲取一標定點，將所述標定塊的幾何中心與所述激光位移傳感器射出激光的光斑重合，將所述激光的光軸垂直于所述標定塊的標定面，并以所述標定點為原點，以垂直于所述標定面的方向作為Z軸方向生成一第一用戶坐標系；

步驟S3，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動，在移動時保持所述標定塊的姿態不變的同時，使得所述標定面的其中兩條臨邊分別沿所述第一用戶坐標系的X軸方向和Y軸方向觸碰所述激光位移傳感器的光軸并記錄得到各觸碰位置的一第一坐標點數據集合，進而根據所述第一坐標點數據集合，對所述第一坐標系進行處理得到一第二用戶坐標系，所述第二用戶坐標系的Z軸方向與所述光軸的方向平行；

步驟S4，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動，使得所述標定面的其中兩條臨邊分別沿所述第二用戶坐標系的X軸方向和Y軸方向觸碰所述激光位移傳感器的光軸并記錄得到各觸碰位置的一第二坐標點數據集合；

步驟S5，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動到所述第二用戶坐標系的原點，獲取所述激光位移傳感器的測距結果，并對各所述第二坐標點數據集合、所述測距結果和所述第二用戶坐標系進行處理得到所述激光位移傳感器的光軸坐標系,完成所述激光位移傳感器的標定。

2.根據權利要求1所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

步驟S31，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動，使所述標定塊上的所述標定面的其中兩條臨邊分別沿所述第一用戶坐標系的X軸方向和Y軸方向觸碰所述光軸并記錄第一觸碰位置、第二觸碰位置、第三觸碰位置和第四觸碰位置的坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合；

步驟S32，根據所述第一坐標點數據集合處理得到所述光軸的空間向量，并根據所述空間向量處理得到所述光軸與所述第一用戶坐標系的Y軸的第一夾角和所述光軸與所述第一用戶坐標系的X軸的第二夾角；

步驟S33，根據所述第一夾角和所述第二夾角處理得到一旋轉矩陣，并根據所述旋轉矩陣和所述第一用戶坐標系處理得到所述第二用戶坐標系。

3.根據權利要求2所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S31包括：

步驟S311，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動，使所述標定塊上的所述標定面的其中一條邊沿所述第一用戶坐標系的X軸方向觸碰所述光軸并記錄對應的所述第一觸碰位置的一第一坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合，然后帶動所述標定塊沿所述第一用戶坐標系的Z軸方向移動一預設距離后，使所述標定面的所述其中一條邊沿所述第一用戶坐標系的X軸方向觸碰所述光軸并記錄對應的所述第二觸碰位置的一第二坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合；

步驟S312，所述機器人的手臂末端基于所述工具坐標系帶動所述標定塊移動，使所述標定塊上的所述標定面的其中另一條臨邊沿所述第一用戶坐標系的Y軸方向觸碰所述光軸并記錄對應的所述第三觸碰位置的一第三坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合，然后帶動所述標定塊沿所述第一用戶坐標系的Z軸方向移動所述預設距離后，使所述標定面的所述其中另一條臨邊沿所述第一用戶坐標系的Y軸方向觸碰所述光軸并記錄對應的所述第四觸碰位置的一第四坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合。

4.根據權利要求2所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S31中，所述標定面的兩條臨邊觸碰到所述光軸時，所述激光位移傳感器輸出一檢測信號，所述機器人根據所述檢測信號停止移動并分別記錄所述第一觸碰位置、第二觸碰位置、第三觸碰位置和第四觸碰位置的坐標點數據加入所述第一坐標點數據集合。