[发明专利]一种基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，包括以下操作：

1)首先预估机器人运动精度，根据所估计的运动精度进行双目视觉相机的图像视场和分辨率确定，选择相匹配的镜头和相机；

2)根据工业机器人主要工作平面或关注的检测面，确立机器人在三维环境下的某一工作面，其末端仅在某一平面内移动，双目视觉相机成像平面保持与工作面平行；

3)在机器人末端贴上圆形标志点，当机器人末端在不同速度、不同负载、不同插补方法下重复运动到设定的预期位置时，利用双目视觉相机获取圆标志点的三维坐标位置，得到一系列三维坐标值并将其输出计算处理单元；

4)计算处理单元将某一工况下测量得到的一系列三维坐标值在同一坐标系下显示，得到在某一坐标点附近的一系列点阵，去除显著错误点，能包裹该团点阵的球体半径就是工业机器人的重复运动精度；采取控制变量法，在保证其余变量一样的情况下，检测单一工况变量下的工业机器人精度。

2.如权利要求1所述的基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，所述的机器人运动精度估计是根据机器人运动范围、负载能力与设计说明资料进行运动精度范围预估，根据这一估计范围进行图像视场和分辨率确定。

3.如权利要求2所述的基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，对于镜头的参数选择，主要关注景深、工作距离和视场；

镜头具有的景深保证机器人末端在视场平面内有沿着相机光轴方向的移动分量时，圆形标志点成像不会模糊；

在相机分辨率一定的情况下，视场越小，检测精度越高；

工作距离为保证相机与工业机器人保持的安全距离，工作距离在500mm～700mm：

视场范围满足机器人末端运动停止位置；

在确立了景深、视场和工作距离后，已知镜头到物体的距离D，视场大小X，相机型号尺寸d，镜头焦距f由f＝D*d/X得到。

4.如权利要求2所述的基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，所述的双目视觉相机还关注相机通道，帧率和分辨率的选择：

采用适用于工业检测的黑白相机；

在不考虑中间过程的动态因素，采用30～50fps的帧率；

在确定视场大小后，分辨率的大小就直接决定了检测系统的精度，精度指每个像素点所反映的实际距离；在确定工业机器人运动精度估值的情况下，确定检测系统的精度要求，并用视场与精度要求间的商来确定分辨率大小，最后由这分辨率来进行双目视觉相机的选型。

5.如权利要求1所述的基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，在进行检测时，双目相机成像平面与工业机器人工作平面间应尽可能保持平行：当镜头焦距固定时，工业机器人末端应运动在一个与成像平面平行的平面，或者末端反复停留位置在一个平面内，此时安装双目相机使成像平面与工业机器人工作平面保持平行，通过观察现场实际存在的一组水平平行线在视场中是否无交汇的平行来判断。

6.如权利要求1所述的基于双目视觉的工业机器人运动精度检测方法，其特征在于，在进行检测时，工业机器人末端在某一速度、负载和插补方式下运动，可分别观察速度、负载和插补方式这三种工况对重复定位精度的影响，其具体操作如下：

(1)当负载、插补方式不变时，确定若干个速度值，在某一固定负载、插补方式、速度的工况下，通过预设的机器人运动程序，让机器人末端反复运动到同一位置，用双目视觉反复获得圆目标点在这一位置下的三维坐标；

在获得足够多的采集数据后，变换机器人运动速度，重复上述操作，再获得一系列坐标点；

(2)当速度、插补方式不变时，根据机器人工作时的实际负载情况确定测试负载值：在某一固定负载、插补方式、速度的工况下，让机器人末端反复运动到同一位置，用双目视觉反复获得圆目标点在这一位置下的三维坐标；

在获得足够多的采集数据后，改变负载，重复上述操作，再获得一系列坐标点。

(3)当速度、负载不变时，切换插补方式，在某一固定负载、插补方式、速度的工况下，其中插补方式包括点为运动、直线插补或圆弧插补；

让机器人末端反复运动到同一位置，用双目视觉反复获得圆目标点在这一位置下的三维坐标；在获得足够多的采集数据后，改变插补方式，重复上述操作，再获得一系列坐标点。