[发明专利]基于标定球的工业机器人手眼标定方法

说明书

本发明公开了一种基于标定球的工业机器人手眼标定方法，包括以下步骤：在机器人末端上固定3D面阵相机，在地面固定标定球，测定标定球的实际坐标；调节机器人在各工作区域的不同位姿，记录所述机器人的不同位姿数据，并通过所述3D面阵相机采集所述机器人在对应位姿下的标定球的3D点云数据，获得位姿‑标定球的3D点云数据集；对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据进行处理，对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据拟合，并计算出球心坐标；通过不同位姿数据及对应位姿下的球心测量坐标，依据球心的测量坐标以及标定球的实际坐标，对机器人进行标定。其便于对机器人进行标定，简单易行，并且快速准确。

技术领域

本发明涉及3D视觉技术领域，具体涉及一种基于标定球的工业机器人手眼标定方法。

背景技术

机器人的运动坐标系和相机的坐标系之间通过“手眼标定”进行结合，这里可以将机器人的末端执行器看作人的手，而视觉传感器看作人的眼睛。机器人手眼系统一般分为两种，眼在手上(eye-in-hand)和眼在手外(eye-to-hand)，前者将视觉传感器固定在机器人末端执行器上，可以随着机器人末端运动，后者将视觉传感器固定在环境中，不随机器人末端运动。前者往往具有更高的灵活性，而且使得机器人的动作具有更高的精度。

在进行零件的检测过程中，我们通常需要首先对机器人的机械臂以及三维相机进行标定，传统的手眼标定方法较为繁琐，需要多次取样，并进行人工操作，费时费力，精度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于标定球的工业机器人手眼标定方法，其便于对机器人进行标定，简单易行，并且快速准确。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于标定球的工业机器人手眼标定方法，包括在机器人末端上固定3D面阵相机，在机器人末端上固定3D面阵相机，在地面或安装支架上固定标定球，测定标定球在设定坐标系中的实际坐标；

调节机器人在各工作区域的不同位姿，记录所述机器人的不同位姿数据，并通过所述3D面阵相机采集所述机器人在对应位姿下的标定球的3D点云数据，获得位姿-标定球的3D点云数据集；

对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据进行处理，对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据拟合，并计算出球心坐标；

通过不同位姿数据及对应位姿下的球心测量坐标，依据球心的测量坐标以及标定球的实际坐标，对机器人进行标定。

作为优选的，所述“对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据拟合，并计算出球心坐标”，具体包括：

所述标定球的3D点云数据包括N个数据点(x_i,y_i,z_i)，所述N个数据点(x_i,y_i,z_i)分布在一个3D球面上；

构造函数H，求得的(x₀,y₀,z₀,R)，其中(x₀,y₀,z₀,R)是使H取得最小值的那组参数，拟合后的球心坐标为(x₀,y₀,z₀)。

作为优选的，所述标定球为陶瓷定位球。

作为优选的，所述“调节机器人在各工作区域的不同位姿”，具体包括：

调整机器人在各工作区域工作，使得每个位姿有差异，并使得标定球位于3D面阵相机的拍摄视野范围内。

作为优选的，所述“对所述对应位姿下的标定球的3D点云数据进行处理”，还包括：去除点云噪声。

作为优选的，所述“调节机器人在各工作区域的不同位姿，记录所述机器人的不同位姿数据”中的位姿数据大于10组。