[发明专利]基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法

权利要求书

1.基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，工作台上放置三个靶球，激光跟踪仪能够测出靶球在激光跟踪仪坐标系下的坐标，双目相机用来扫描放置在工作台上的工件和靶球，得到工作台上工件和靶球在相机坐标系下的点云信息；本方法主要包括六步：

步骤一、标定T-mac；

步骤二、标定机器人基坐标系和激光跟踪仪坐标系的位姿关系；

步骤三、获得放置在工作台上三个靶球球心在机器人基坐标系下的位置；

步骤四、根据获得的三个靶球球心坐标，建立机器人的工件坐标系；

步骤五、使用双目相机扫描工件，得到工件的点云数据，对工件点云数据进行处理，得到特征点的坐标；所述步骤五的具体过程如下：

使用双目结构光相机对工件和工作台上的靶球进行扫描，得到点云数据，然后对点云数据进行处理，提取工件的特征点以及靶球的球心坐标，此时提取出来的特征点以及靶球球心的坐标是相机坐标系下的坐标，需要在下一步将这些点的坐标从相机坐标系转换到工件坐标系；

三个靶球在相机坐标系下的坐标分别为(x_A,y_A,z_A),(x_B,y_B,z_B),(x_C,y_C,z_C)；建立工件坐标系时以B点为原点，AB为标准参考坐标系的x轴，于是就有：

其中，分别表示工件坐标系的x轴,y轴,z轴；进而以A、B、C三点建立的工件坐标系相对于相机坐标系的位姿关系^CT_obj为：

其中p＝(x_B,y_B,z_B)；

工作台上的球形接收器在布置时按照直角的方式布置，而且球形接收器在布置的时候，其余两球形接收器和作为原点的球形接收器之间的距离有差别，以便识别原点，x轴方向，从而建立一个固定的工件坐标系；

步骤六、将特征点的坐标从双目相机坐标系转换到工件坐标系。

2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪和双目相机的机器人铣削系统工件快速定位方法，其特征在于，所述步骤一具体过程如下：

(1)控制机器人在tool0坐标系下做重定位运动，采集多组T-mac球心点在激光跟踪仪下的坐标；

(2)将采集到的坐标拟合出一个球，确定球心在激光跟踪仪下的坐标，该坐标即为tool0在激光跟踪仪下的坐标；

(3)记录当前tool0位姿下，T-mac靶球球心在激光跟踪仪下的坐标；

(4)将T-mac保持当前姿态沿着tool0的x轴方向移动，记下移动路径中T-mac的坐标点，将其拟合为tool0的x轴；

(5)然后将T-mac保持同样的姿态沿着tool0的y轴方向移动，记下移动路径中T-mac的坐标点，将其拟合为tool0的y轴；

(6)以拟合的球心点为原点，通过拟合出来的x轴和y轴建立该姿态下的tool0的坐标系，并且求解出来该姿态的tool0的坐标系和激光跟踪仪坐标系之间的位姿关系；

(7)将第(3)步得到的靶球球心坐标由激光跟踪仪坐标系转换到该姿态下的tool0坐标系，因为靶球球心坐标在任何一个姿态的tool0坐标系下都是相同的。