[发明专利]机器人工具中心点的视觉校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人的校正方法，尤其涉及一种工业机器人工具中心点(Tool Center Point，以下简称TCP)的视觉校正方法。

背景技术

机器人技术在工业领域得到广泛应用，例如自动装配、焊接等。通过在机器人末端安装不同的执行机构（例如刀具或治具）来完成各种作业任务，而末端执行机构的准确度直接影响着机器人的操作精度。即机器人工具坐标系中TCP的准确度成为机器人实现精准操作的重要指标。

在安装末端执行机构后，通常需要知道TCP相对于基础工具坐标系的准确坐标值。然而，由于人工装配末端执行机构、机器人本身结构或是机器人自定义的工具坐标系都会存在有一定误差，导致机器人TCP存在一定误差。利用人工手动进行修正时，比较费时、费力，而且误差比较大。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种校正精确度高且校正简单的机器人的TCP视觉校正方法。

一种机器人工具中心点的视觉校正方法，用于准确确定机器人末端执行机构的工具中心点的实际位置，机器人还包括驱动末端执行机构移动的驱动机构以及控制驱动机构驱动的控制器，机器人建立有基础工具坐标系，包括以下步骤:A、在机器人的实际TCP位置附近设立预估TCP，以预估TCP为原点建立预估工具坐标系，预估TCP位置为P₀，实际TCP位置为P₁；B、使视觉镜头拍摄实际TCP，将视觉镜头拍摄的画面建立一个视觉坐标系，视觉镜头拍摄后，实际TCP位置P₁在视觉坐标系中的坐标为P₁'；C、得到视觉坐标系和预估工具坐标系的缩放比例；D、控制器控制该驱动机构驱动该末端执行机构绕预估工具坐标系的坐标轴N₁旋转角度                                               ₁，得到实际TCP位置的坐标变为P₂，视觉镜头拍摄后，实际TCP位置在视觉坐标系中的坐标变为P₂'；E、控制器控制该驱动机构驱动该末端执行机构绕预估工具坐标系的坐标轴N₂旋转角度₂，坐标轴N₁与坐标轴N₂为不同坐标轴，得到实际TCP位置的坐标变为P₃，视觉镜头拍摄后，实际TCP位置在视觉坐标系中的坐标变为P₃'；F、利用旋转的角度₁、₂，视觉坐标系和预估工具坐标系的缩放比例，以及末端执行机构旋转₁、₂后，实际工具中心点位置在视觉坐标系中移动的距离计算出预估工具中心点位置P₀和实际工具中心点位置P₁之间的偏差，将计算出的偏差与允许偏差范围最大值相比较，若偏差小于或等于允许偏差范围最大值则完成坐标校正，若偏差大于允许偏差范围的最大值，则进行步骤G；G、修改控制器中预估工具中心点的参数，使预估工具中心点补偿该偏差距离，将修改后的预估工具中心点设为新的预估工具中心点，重复步骤A~F直至完成坐标校正。

上述视觉校正方法，由于设定一个预估TCP位置，建立预估工具坐标系，设机器人末端执行机构的TCP位置为实际TCP位置，通过控制器控制驱动机构驱动末端执行机构绕预估TCP位置坐标轴旋转，且通过视觉镜头记录实际TCP位置绕预估TCP位置坐标轴旋转后视觉坐标系中移动后的坐标，得出预估TCP位置和实际TCP位置之间的偏差距离，通过控制器修改预估TCP参数，使预估TCP补偿该偏差距离，将修改后的预估TCP设为新的预估TCP，并重复校正动作，直到末端执行机构的实际TCP位置与预估TCP位置之间的偏差达到允许偏差范围。利用该视觉校正坐标方法，经过多次校正后，校正精度较高，且校正方法简单，校正容易实现。

附图说明

图1是具有本发明实施方式的机器人视觉校正方法的流程图。

图2是图1所示机器人视觉校正方法的立体示意图。

图3是图2所示机器人局部放大图。

图4是图1所示机器人视觉校正方法中测缩放比例时的坐标示意图。

图5是图1所示机器人视觉校正方法中TCP绕Z_G轴旋转180°时的坐标示意图。

图6是图1所示机器人视觉校正方法中TCP绕Z_G轴旋转90°时的坐标示意图。