[发明专利]基于双目视觉的激光位移传感器光束方向标定方法

说明书

本发明公开了基于双目视觉的激光位移传感器的光束方向标定方法，包括标定设备的布置以及标定方法。所述标定设备包括双目视觉系统、工业机器人、激光位移传感器测量系统给、标定板、斜面。首先利用手眼标定方法确定双目视觉系统与工业机器人基座的位姿关系，将测量系统固定在机器人末端，控制机器人将测量系统的光束打在斜面上，利用视差法原理获取光斑中心点位置，并利用手眼标定结果进行坐标转换得到末端坐标系下光斑中心点位置，最终利用最小二乘法拟合光束直线获取光束方向参数。该方法适用性及准确性高，价格低，可提高传感器位置精度，进一步提高了基于激光位移传感器测量大尺寸型面法向的精度。

技术领域

本发明涉及一种激光位移传感器光束方向标定方法，特别是一种基于双目视觉的激光位移传感器光束方向标定方法。

背景技术

对于空间尺寸大、面形复杂的工件，对其进行表面加工需要对其进行表面法向测量，当前较为普遍应用的是基于非接触式激光位移传感器的表面测量方法，在测量前需要进行激光位移传感器的光束方向标定以保证准确性。当前光束方向标定一般采用平面拟合方法进行标定，但是这种标定方法需要机器人末端携带传感器进行各个方向的移动，步骤繁琐耗时，需要激光跟踪仪等复杂昂贵的设备，且在多方向移动过程中机器人关节会有回程误差，影响标定准确度，对于自由度较少的机器人这种方法无法实现标定。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种标定过程中机器人末端仅需朝一个方向移动即可，适用性高，标定过程简单省时，且准确性高的基于双目视觉的激光位移传感器光束方向标定方法。

本发明的基于双目视觉的激光位移传感器光束方向标定方法，包括以下步骤：

步骤一、安装标定设备：

在工业机器人的机器人末端执行器上通过夹具装夹激光位移传感器测量系统，所述的激光位移传感器测量系统由沿机器人末端执行器圆周方向均匀间隔装夹的多个激光位移传感器组成，在工业机器人的工作范围内放置一个固定板，在所述的固定板上固定有双目视觉系统和斜面，其中斜面在双目视觉系统的两个工业相机的公共视野范围内，激光位移传感器测量系统随着机器人末端执行器的移动将光束照射在斜面上并形成光斑，在斜面上的光斑能被双目视觉系统的两个工业相机同时采集到；

步骤二、对激光位移传感器光束方向参数进行标定，过程如下：

第一步，利用标准标定板及张正友标定法对双目视觉系统进行自标定，标定出两个工业相机之间的位姿关系以及相机的镜头畸变系数；

第二步，使机器人末端执行器夹持标准标定板，使机器人末端坐标系与标定板坐标系之间的位姿关系^TH_O固定不变，从双目视觉系统中获得标定板坐标系与双目视觉系统坐标系的位姿关系^CH_O，并利用手眼分离标定方法求得机器人基座的基座坐标系与双目视觉坐标系之间的位姿关系^CH_B；

第三步，从机器人控制系统获取机器人基座的基座坐标系与机器人末端坐标系的位姿关系^BH_T，经过^CH_T＝^CH_B^BH_T坐标变换求得双目视觉系统坐标系与机器人末端坐标系的实时位姿关系^CH_T；

第四步，控制机器人末端执行器带动激光位移传感器测量系统移动，使光束打在斜面上，并形成清晰的光斑，且光斑在两个工业相机测量视野范围内，光斑个数为激光位移传感器数量；

第五步，双目视觉系统的两个工业相机获取斜面上的每一个光斑的图像，采用视差法测空间点坐标原理获取算法计算每一个光斑的中心点在双目视觉坐标系下的三维坐标P_c＝(x_c，y_c，z_c)；