[发明专利]一种基于垂直反射的机器人TCP标定方法

说明书

本发明公开了一种基于垂直反射的机器人TCP标定方法，以双目视觉系统、机器人和作业工具结合作业，以平面镜作为辅助工具，利用机器人运动学和空间坐标变换的关系，对空间固定点进行多次测量，确立出手眼关系，在对作业工具的末端圆形靶点进行检测，通过坐标变换关系以及平面镜成像对称性的特点，以完成TCP的标定。本发明的TCP标定方法，完成了TCP快速精确标定。

技术领域

本发明涉及智能制造领域，特别是涉及一种基于垂直反射的机器人TCP标定方法。

背景技术

在工业4.0的背景下，双目视觉系统辅助机器人自主作业已成常态。以焊接为例，双目视觉系统可以对焊缝进行实时追踪识别，有助于提高焊接质量和焊接效率。作业工具的作业点(TCP)的标定精度直接影响实际的作业质量。而传统的示教接触式TCP标定方法存在低效、碰撞等问题，已不能满足当前作业需求，低成本、高效、安全的标定方法对工业生产具有重要意义。

因此本领域技术人员致力于开发一种实现TCP快速精确标定的基于垂直反射的机器人TCP标定方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种实现TCP快速精确标定的基于垂直反射的机器人TCP标定方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于垂直反射的机器人TCP标定方法，包括以下步骤：

(S1)在双目视觉系统上建立双目视觉系统坐标系{C}；在机器人末端建立机器人末端坐标系{E}，确定双目视觉系统坐标系{C}相对于机器人末端坐标系{E}的变换矩阵为机器人手眼关系；

(S2)将平面镜放置在工作平台上，将第二圆形靶点粘贴于所述机器人末端的作业工具末端处，控制所述机器人将所述第二圆形靶点设置于所述平面镜上方，保持机器人末端垂直于所述平面镜，所述作业工具末端上的第二圆形靶点在所述平面镜里的点为投影点，通过双目视觉系统测得投影点在双目视觉系统坐标系{C}中的值，通过可求得投影点在机器人末端坐标系{E}的值(x',y',z')；然后根据所述平面镜的镜面对称计算出第二圆形靶点在机器人末端坐标系{E}下的值，完成TCP的标定。

较佳的，在步骤(S1)中，具体步骤为：

(S101)确立机器人手眼关系为其中，R_C为机器人末端坐标系{E}和双目视觉系统坐标系{C}转换的旋转矩阵且为定值；T_C为机器人末端坐标系{E}和双目视觉系统坐标系{C}转换的平移向量且为定值；

(S102)在工作平台上设置第一圆形靶点，第一圆形靶点为固定点，所述机器人末端姿态保持不变，所述机器人做线性运动，所述机器人末端依次运动到多个位置并在双目视觉系统坐标系{C}下对所述第一圆形靶点进行测量；

(S103)依次控制所述机器人做变位姿运动到多个位置并在双目视觉系统坐标系{C}下对所述第一圆形靶点进行测量；

(S104)将步骤(S102)和步骤(S103)对所述第一圆形靶点的测量值通过机器人运动学和空间坐标变换的关系计算得出R_C和T_C，标定出手眼关系

较佳的，在步骤(S104)中，具体包括以下步骤：

(B1)由坐标转换公式可得：

展开得到：

P_c的坐标值可由双目视觉系统测量得到；

其中，P_c为所述第一圆形靶点在双目视觉系统坐标系{C}下的坐标；

P_b为所述第一圆形靶点在机器人基坐标{B}下的坐标，P_b为定值；