[发明专利]工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质

说明书

本申请涉及一种工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。所述方法包括：在工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描坐标系，测量标定件在结构光扫描仪视野不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿，根据标定件在不同位置处的位姿信息确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系，确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。采用本方法能够降低了工件抓取系统绝对定位精度的校准成本，提高了绝对定位精度校准的便捷度和效果。

技术领域

本申请涉及机械臂校准技术领域，特别是涉及一种工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。

背景技术

机械臂精度主要包括重复定位精度和绝对定位精度，是评价工件抓取系统中机械臂综合性能的重要指标。目前，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准的方式主要包括两种方式。一种方式是通过三坐标测量仪、激光跟踪仪等外部校准设备对机械臂末端执行结构的当前位置进行测量，另一中方式是利用物理约束对机械臂的精度进行校准。

在通过外部校准设备对机械臂末端执行结构的当前位置进行测量的方式中，激光跟踪仪这类的外部校准设备造价昂贵，一般由供应商携带设备对需要绝对精度校准的厂商进行指导校准，成本较高且使用方式受限。对于已有安装孔位的机械臂该方式可以直接进行校准操作，但对于无安装孔位的机械臂需要标定外部校准仪器与机械臂基座坐标系之间的关系，标定过程中测量设备容易收到外部环境干扰造成结果不准确，可能会进一步放大校准误差。

基于物理约束的校准方式常用的约束方法包括面约束与点约束，即在机械臂末端安装了一个接触式探头，同时在机械臂的工作空间固定放置一个加工精度较高的物理模型，物理模型可以是立方体和圆柱体等，校准过程中通过接触式探头触发平面采集点位信息，通过接触式探头分别与物理模型的平面接触得到相应的约束方程，经算法计算后求解误差模型，进而求得几何参数。然而该方式最终校准结果的好坏很大程度上取决于末端传感器的灵敏度。且一旦物理模型在长期保存过程中发生磕碰或者形变，很容易引起校准结果的偏差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在工件抓取系统的绝对定位精度校准中，能够提高绝对定位精度校准便捷度和效果、且降低校准成本的工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。

一种工件抓取系统的校准方法，所述工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，所述方法包括：

在待校准的所述工件抓取系统中，构建所述结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

在其中一个实施例中，测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对的步骤，包括：

将所述机械臂末端坐标系的原点与所述标定件的坐标系零点对准重合，将对准重合后所述末端坐标系原点在所述基座坐标系的位姿设置为所述标定件在所述基座坐标系下的位姿；

将所述标定件与所述扫描仪坐标系下预设的标定件模型进行空间模板配准，获得所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位姿。