[发明专利]一种线激光传感器的静态标定方法

说明书

本发明涉及一种线激光传感器的静态标定方法，包括如下步骤：(1)激光平面垂直方向的标定；(2)标定工具的安装；(3)标定标定工具上的各个标定圆；(4)调整机器人的末端的位置；(5)采集标定工具第一个扫描位置起始点至结束点移动过程的图像信息；(6)采集标定工具第二个扫描位置起始点至结束点移动过程的图像信息；(7)对步骤(5)和步骤(6)中采集的图像上的标定圆进行拟合；(8)根据标定工具上标定点在线激光传感器坐标系中的坐标和在机器人坐标系中的坐标进行值拟合运算。本发明解决了线激光传感器在不能随各种运动机构移动使用的过程中的外部参数标定问题，其方法灵活、精度高、速度快、稳定性好，计算量小。

技术领域

本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及一种线激光传感器的静态标定方法。

背景技术

随着工业信息化，智能制造等概念在国内的兴起，近年来工业领域不断进行着改造升级，它的发展模式时刻紧跟时代发展步伐。而机器人、智能传感器已经在各个行业领域都具有非常广泛的应用，对于很多公司来说可能已经达到了不可或缺的地步，这要得益于他们本身独有的优势以及应用它们所带来的经济效益。未来这种趋势仍然不会变化，机器人和智能传感器会越来越多的替换人的工作，同时能够适应各种各样的生产制造环境，而对于铸造行业来说环境尤其恶劣，机器视觉在该领域的应用具有十分重要的意义。

线结构光传感器是一种非接触式测量装置，主要由相机和线激光器组成。具有结构简单、非接触、测量速度快，精度高等优点，在工业领域中高精度测量中有大量的应用需求。而在使用线激光传感器前需要先对其进行标定，标定的精度将直接影响铸件打磨的准确性和安全可靠性，目前线激光应用比较广的是高精度测量，而本发明所用的线激光主要用于机器人工业智能应用领域，对传感器的标定精度具有较高的要求。

对于线激光传感器的机器人手眼变换矩阵标定目前常用的方法有接触式标定和非接触式标定，而且通常线激光是被安装在运动执行机构如机器人、数控移动平台等设备上，这些设备的运动重复精度都比较高，最后标定得到的结果都是相机相对某个坐标系的旋转与偏移量。

现有技术中，常通过非接触式标定方法进行线激光手眼变换矩阵的标定，具体操作过程为：借助各种标定工具如标定针，标定球、标定工装等工具进行线激光的手眼变换矩阵的标定，或通过使用多台机器人或使用专门的数控移动平台，以及使用具有固定结构的标定板完成线激光手眼变换矩阵的标定。

上述标定方式要么是需要专门的机械运动执行机构携带标定板在激光相机的视野范围内运动，这样需要增加额外的高精度运动机构，要么，需要多台机器人协同工作，共同完成手眼标定，实际应用时可能没有这么多的机器人供使用。

而采用非接触式标定的方法需要机器人携带传感器变换多个不同的位姿扫描放置在同一个位置的标定板，机器人变换位姿不能偏差太多否则扫描图像会变形，影响标定精度，同时机器人位姿控制难以控制，标定过程复杂在不借助第二台机器人及额外的运动执行机构时需要在机械臂末端安装已知位置关系的工装或工件，且需要工装或工件上具有多个较明显的特征，此种方式前期准备工作较多，需要额外专门设计的设备，且在机器人携带工装与线激光配合进行扫图的时候，难以操作。

采用借助外部工装或工件进行标定时，受标定点特征加工精度的影响，影响标定精度。采用固定结构的标定板在图像处理过程中较复杂标定过程复杂，受线激光视野范围的限制，标定时运动机构的运动范围同样受限，标定精度较低，所以这种标定方式用的比较少。

综上所述，亟需提供一种方法灵活、精度高、稳定性好，计算量小、实时性强，操作简单，可简化线激光相机标定的复杂性的线激光传感器的静态标定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法灵活、精度高、稳定性好，计算量小、实时性强，操作简单，可简化线激光相机标定的复杂性的线激光传感器的静态标定方法。。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种线激光传感器的静态标定方法，包括如下步骤：