[发明专利]一种机器手臂TCP工具坐标系标定方法及装置

说明书

本发明涉及机器手臂坐标分析技术领域，具体提供了一种机器手臂TCP工具坐标系标定方法及装置，包括：将特征识别球体卡接在机器手臂上，并旋转特征识别球体直至特征识别球体上的第二白色标记指向机器手臂TCP坐标系的预设x轴；获取所述特征识别球体表面的激光点云数据，并基于所述激光点云数据确定机器手臂TCP坐标系；获取机器人坐标系与机器手臂TCP坐标系之间的转换矩阵，并将该转换矩阵作为机器手臂TCP工具坐标系。该方案对于机器手臂TCP工具坐标系的标定精度高且劳动量很小。

技术领域

本发明涉及机器手臂坐标分析技术领域，具体涉及一种机器手臂TCP工具坐标系标定方法及装置。

背景技术

目前，各种数控机器人手臂开始在焊接、搬运、喷涂和分拣等领域得到了大规模的应用。机器手臂上需要安装各种工具，该工具中的定位点即为机器手臂的TCP。TCP(TargetCenter Point)点对应的工具坐标系是机器手臂中的一个非常重要的参数。它的标定精度，直接影响到机器手臂的路径执行精度，都有重要的影响。

目前，主要采用人工控制机器人运动的方法来确定TCP的工具坐标系。在确定TCP的XYZ坐标及四元数时，都需要人工介入。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种机器手臂TCP工具坐标系标定方法及装置。

第一方面，提供一种机器手臂TCP工具坐标系标定方法，所述机器手臂TCP工具坐标系标定方法包括：

将特征识别球体卡接在机器手臂上，并旋转特征识别球体直至特征识别球体上的第二白色标记指向机器手臂TCP坐标系的预设x轴；

获取所述特征识别球体表面的激光点云数据，并基于所述激光点云数据确定机器手臂TCP坐标系；

获取机器人坐标系与机器手臂TCP坐标系之间的转换矩阵，并将该转换矩阵作为机器手臂TCP工具坐标系。

优选的，所述特征识别球体包括：设有孔的球体，该孔用于将球体卡接在机器手臂上，所述孔在球体的对称位置处设有第一白色标记，所述球体的正西方向处设有第二白色标记，其中，所述孔的方向为球体的正北方向，所述第一白色标记的方向为球体的正南方向。

进一步的，所述孔用于将球体卡接在机器手臂的焊丝上。

进一步的，所述球体的孔的底部为球体的圆心，所述球体为黑色，所述第一白色标记和第二白色标记均为圆形标记。

进一步的，所述孔的直径小于机器手臂的焊丝的直径。

进一步的，所述孔的直径为1.2mm，所述球体的半径为10mm。

优选的，所述获取所述特征识别球体表面的激光点云数据，包括：

采用面激光传感器对所述特征识别球体表面进行扫描，得到所述特征识别球体表面的激光点云数据。

进一步的，所述基于所述激光点云数据确定机器手臂TCP坐标系，包括：

利用图像识别算法识别所述激光点云数据，得到特征识别球体对应的黑色球形、第一白色标记对应的白色球形和第二白色标记对应的白色球形；

将黑色球形的圆心作为机器手臂TCP坐标系的圆心，将黑色球形的圆心指向第二白色标记对应的白色球形的圆心方向作为机器手臂TCP坐标系的x轴，将黑色球形的圆心指向第一白色标记对应的白色球形的圆心方向作为机器手臂TCP坐标系的z轴，将机器手臂TCP坐标系的x轴与z轴叉乘得到机器手臂TCP坐标系的y轴。

第二方面，提供一种机器手臂TCP工具坐标系标定装置，所述机器手臂TCP工具坐标系标定装置包括：

初始化模块，用于将特征识别球体卡接在机器手臂上，并旋转特征识别球体直至特征识别球体上的第二白色标记指向机器手臂TCP坐标系的预设x轴；