[发明专利]一种零件与视觉传感器相对位姿关系的获取方法

说明书

本发明提供一种零件与视觉传感器相对位姿关系的获取方法，标记基准零件上的待测点集；查找各点在理论数模中理论三维点集B；传感器对基准零件拍照、获取图像坐标点集A；利用点集A、理论三维点集B解算转换关系RT；标准测量设备获取标准三维点集D；利用反投影方法分别求解出点集D对应的点集E，点集B对应的点集C；求解点集C和点集E之间的坐标偏差值；将坐标偏差值对应补偿到点集A中，利用新的点集A再次解算转换关系RT，迭代，直到坐标偏差值符合要求，得出基准相对位姿转换关系；本方法保障了转换关系的准确性、有效性，提高了机器人视觉引导工件抓取的准确性。

技术领域

本发明涉及视觉引导抓件领域，具体涉及一种零件与视觉传感器相对位姿关系的获取方法。

背景技术

工业机器人通常具有较高的重复定位精度，其绝对定位精度相对较低。在机器人视觉引导抓件时，为了保证引导抓件的准确性，通常采用相对定位的方法；即首先选取基准零件，通过视觉测量、解算其与机器人之间的位姿关系，示教出能够正确抓件的机器人位姿；实际抓件时，当实际待抓取零件位姿发生偏移时，通过计算零件的偏移量来修正示教轨迹，从而实现零件的自动化引导抓取。

在上述过程中，通常认为标准零件与零件理论数模中的信息一致，不存在加工偏差，但在实际的生产制造过程中，零件存在一定的制造偏差，其尺寸通常在数模理论值附近的误差带波动，以有制造偏差的零件为基准零件，提取的特征点的图像坐标也是存在偏差的，进而计算出的位姿关系不准确；特别是对于加工质量不好的零件，或者大尺寸加工零件，其实际尺寸与理论尺寸之间的偏差会更大；由于基准零件与机器人位姿关系解算准确性直接影响后续引导抓件的准确性，若偏差过大，可能导致抓件失败。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于视觉引导过程的零件与视觉传感器相对位姿关系的获取方法，本方法通过误差补偿的方式修正特征点的图像坐标，通过迭代及误差阈值设置，能够得到误差更小的转换矩阵，保障了转换关系的准确性、有效性，提高了机器人视觉引导工件抓取的准确性。

技术方案如下：

一种零件与视觉传感器相对位姿关系的获取方法，适用于视觉引导抓件，预先建立零件坐标系和相机坐标系；

在待抓取的多个零件中任选一个，作为基准零件，通过以下步骤，解算零件坐标系与相机坐标系之间的位姿转换关系：

步骤一、标记基准零件上的孔、棱边上的点为特征点，选取多个特征点为待测点集；查找待测点集中各点在零件理论数模中的三维坐标，记为理论三维点集B；

将基准零件放置在待抓取工位，机器人将视觉传感器移动到拍照位置，对基准零件拍照；获取图像中待测点集中各特征点的图像坐标，记为点集A；

利用点集A、理论三维点集B，结合相机成像模型获得零件坐标系到相机坐标系的转换关系RT；

利用标准测量设备获取待测点集中各点在零件坐标系下的三维坐标，记为标准三维点集D；

步骤二、利用转换关系RT、传感器中相机的内参，通过反投影方法分别求解出标准三维点集D中各点对应的像素坐标，形成点集E，理论三维点集B中各点对应的像素坐标，形成点集C；

步骤三、求解点集C和点集E中各对应点之间的坐标偏差值；

判断各个坐标偏差值是否均小于阈值，若是，则直接进行步骤四，若否，则将各个坐标偏差值对应补偿到点集A中，得到新的点集A；利用新的点集A、理论三维点集B，结合相机成像模型获得新的零件坐标系到相机坐标系的转换关系RT，并返回步骤二；

步骤四、最后一次得出的转换关系RT即为零件坐标系与相机坐标系之间的基准相对位姿转换关系。

进一步，标定好机器人基坐标系与视觉引导传感器坐标系(相机坐标系)之间的手眼关系