[实用新型]基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置

说明书

本实用新型公开了一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，包括设置在面结构光立体相机视场范围内的球形合作目标，面结构光立体相机安装在工业机器人的末端机械手上，所述的球形合作目标由多个位置确定的球体摆放组成，球体具有球面的局部轮廓特征；工业机器人带动面结构光立体相机运动至各标定位姿，面结构光立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定位姿下球形合作目标的位姿变化，获得面结构光立体相机与工业机器人的位姿转换信息。本实用新型的标定过程简单，成本低，在智能工业机器人作业过程中，也能在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的位姿，可自动化实现，具有较高的标定精度。

技术领域

本实用新型属于智能工业机器人技术领域，具体涉及一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置。

背景技术

具有视觉感知能力的智能工业机器人，能够识别动态场景中的环境、作业对象以及设备自身的状态，智能地规划适用当前场景的作业工序和工艺，已经广泛应用于高端智造领域当中多规格、小批量、形变产品的柔性生产任务，实现逆向三维重建、尺寸及形位公差检测、装配、焊接、加工引导等。

目前在工业生产领域，安装于工业机器人末端的面结构光立体相机应用场景越来越多。面结构光立体相机控制工业机器人作业时，必须将其测量数据高精度地转换为工业机器人末端机械手或其它工艺执行单元需要的工业机器人坐标系下的数据，智能工业机器人在使用前，需要标定面结构光立体相机与工业机器人的安装位姿，得到坐标转换矩阵。

行业内目前绝大多数采用的是传统2D工业相机与工业机器人坐标转换矩阵的标定方法，存在标定步骤多，耗时长，精度低，实现自动化困难，无法在使用过程中在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的坐标转换矩阵。

行业内也有采用立体合作目标进行标定的方案。一类是在安装作业机械手单元前，在机器人法兰上安装对尖工装，将面结构光立体相机采集到的三维特征，通过对尖的方式建立两个坐标系的对应关系。另一类是结构经过特别设计的立体合作目标，通过提取棱线、尖顶等特征信息，求解得到面结构光立体相机与工业机器人的坐标转换矩阵。现有的这两类标定方法对立体合作目标的加工要求高，成本高，准备周期长，为了评价立体合作目标的点云数据质量，标定算法复杂，易出错，在线自动化算法有难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，标定过程简单，在智能工业机器人作业过程中，也能在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的位姿，可自动化实现，具有较高的标定精度。

为了实现上述目的，本实用新型有如下的技术方案：

一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，包括设置在面结构光立体相机视场范围内的球形合作目标，面结构光立体相机安装在工业机器人的末端机械手上，所述的球形合作目标由多个位置确定的球体摆放组成，所述球体具有球面的局部轮廓特征；工业机器人带动面结构光立体相机运动至各标定位姿，面结构光立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定位姿下球形合作目标的位姿变化，获得面结构光立体相机与工业机器人的位姿转换信息。

作为本实用新型的一种优选方案，所述球形合作目标由数量不少于三个球体摆放组成。

作为本实用新型的一种优选方案，所述球形合作目标采用分立的多个球体，或者一个包含多个球体的组件。

作为本实用新型的一种优选方案，所述面结构光立体相机的视角向下，采集球形合作目标的顶部轮廓。

作为本实用新型的一种优选方案，所述的球形合作目标粘贴固定在标定平台的水平表面上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述的球形合作目标采用多个兵乒球制作而成。