[发明专利]利用机器人末端视觉系统的工具坐标系快速标定方法

权利要求书

1.一种利用机器人末端视觉系统的工具坐标系快速标定方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、获取第一标准球和第二标准球的球心在双目视觉系统坐标系下的坐标P_A,P_B，具体步骤如下：

(1)将标定工具装夹在机器人末端执行器主轴上，使得第一标准球和第二标准球存在于双目视觉系统的测量范围内；所述的标定工具包括一端装夹在机器人末端执行器主轴上的主轴芯棒，在所述的主轴芯棒的另一端固定有第二标准球,在所述的主轴芯棒上固定有第一标准球，所述的第一标准球和第二标准球与主轴芯棒同轴线安装，第一标准球和第二标准球的半径分别为r1,r2，r1r2，双目视觉系统安装在主轴上侧并与机器人的末端执行器刚性连接，所述的双目视觉系统采用视觉传感器；

(2)使用双目视觉系统获取视野中标定工具的三维点云；

(3)对三维点云进行处理后，使用点云数据分别拟合半径为r1、r2的第一标准球和第二标准球，拟合出第一标准球和第二标准球的球心在双目视觉系统坐标系下的坐标为P_A、P_B；

步骤二、建立工具坐标系O_t′X_t′Y_t′Z_t′，具体步骤为：

(1)通过第一标准球和第二标准球的球心在双目视觉系统坐标系下的坐标P_A、P_B计算主轴轴向在双目视觉系统坐标系下的单位向量

其中n₁，n₂，n₃为主轴轴向在双目视觉坐标系的x，y，z轴上的分量；

(2)以主轴轴向为Z_t′轴，以第二标准球的球心为坐标系原点建立修正前的工具坐标系O_t′X_t′Y_t′Z_t′，得出修正前的工具坐标系的X_t′、Y_t′、Z_t′轴的轴向在双目视觉系统坐标系下的单位向量为：

其中在此设备布置中μ₀≠0；

工具坐标系O_t′X_t′Y_t′Z_t′在双目视觉系统坐标系下的位姿描述^CT_t′为：

步骤三、对工具坐标系O_t′X_t′Y_t′Z_t′进行Z_t′向修正，并计算修正后的工具坐标系O_tX_tY_tZ_t在机器人末端的法兰盘坐标系下的位姿描述^FT_t：

^FT_t＝^FT_C^CT_t

其中^FT_C为双目视觉系统坐标系在法兰盘坐标系下的位姿；

^CT_t为修正过的工具坐标系在双目视觉系统坐标系下的位姿，计算公式为：

^CT_t＝^CT_t′ΔT

h为第二标准球的球心相对于主轴装夹处端面的距离；H为实际工具坐标系原点相对于主轴装夹处端面的距离。