【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機器人視覺領域，具體說是一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板及標定方法。
技術介紹
1、隨著科學技術發展和工業機器人智能化水平的提高，在焊縫跟蹤、激光輪廓測量，基于結構光的三維掃描等系統廣泛應用在機器人搬運、裝配和抓取等工業場景。當視覺和機器人結合用來實現定位、測量功能時，機器人和視覺的手眼標定是不可回避的關鍵環節。在實際工業應用中，一套流程簡單、操作方便、可以跨機器人平臺使用的標定方法是非常重要的。操作方便、流程復雜度低的標定方法不僅可以節約工業生產的離線作業時間，也易于操作工人的學習和使用，可以直接為企業節約成本，提升效益；在過去的十幾年，世界機器人產業蓬勃發展，各種品牌競相角逐，同一家生產企業可能會同時使用多種品牌的工業機器人，一套可以跨機器人平臺使用的標定方法對企業來講也是至關重要的。
2、常見的線結構光視覺手眼標定方法的實現往往著眼于自身視覺特點，依賴于定制化設計的標定流程，對機器人和視覺系統操作者的技能水平要求較高，甚至需要完成復雜的邏輯編程才可以實現，導致企業中通常只有個別技術工人會使用，這對工業場景下的使用和推廣是不利的。
技術實現思路
1、本專利技術目的是提供一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定方法，設計兩款標定板和標定流程，能夠輔助機器人建立工具坐標系，將工具坐標系與結構光視覺坐標系重合，即結構光視覺測量得到的基于視覺坐標系的坐標值也是在機器人工具系下的坐標值。該標定方法建立在工業機器人的工具坐標系標定方法的基礎上實現，可以跨品牌
2、本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是：一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，包括：標定板板體以及設置在標定板板體上的四條直線l1、l2、l3、l4；
3、其中，所述標定板板體的表面為黑色或白色，且標定板板體的表面為長方形；
4、所述標定板板體設置于結構光相機正下方，且標定板板體的尺寸設置與滿足結構光相機的成像要求，設置標定板板體尺寸與結構光相機的有效視場寬度滿足；
5、所述直線l2和直線l3分別為標定板板體的表面上的對角線；且直線l1、l2、l3相交于點01一點；
6、所述直線l4平行于直線l1設置，且直線與l2、l3相交；
7、所述直線l4上還設有一點點02。
8、所述標定板板體的尺寸設置與滿足結構光相機的成像要求，具體為：
9、設結構光相機的有效視場寬度，即激光線在圖像中的成像寬度為wlaser；設標定板的寬為wplate，高為hplate，比例滿足如下約束，即：0.2≤wplate/hplate≤5，0.2wplate≤wlaser≤wplate。
10、所述直線l1、l2、l3相交于點01一點，形成三對夾角，設逆時針方向角度為正，則夾角∠l2l1、∠l1l3的角度分別不小于30度，∠l2l3＝∠l2l1+∠l1l3。
11、設置所述直線l4和點02，具體為：
12、設定直線l1的長度為wplate，直線l4與直線l1平行，經過點01作直線l4的垂線，直線l4上的垂足即為點02；且垂線0201的距離不小于
13、當所述標定板板體的表面設置為黑色，則直線l1、l2、l3、l4設置為白色，點01和點02設置為黑色；
14、當結構光相機的激光線從黑色背景照射到白色直線上時觀測到的激光線亮度增強，在點0102上時，出現易于觀測的暗點。
15、當所述標定板板體的表面設置為白色，則直線l1、l2、l3、l4設置為黑色，點01和點02設置為白色；
16、當結構光相機的激光線從白色背景照射到黑色直線上時觀測到的激光線亮度衰減，在點0102上時，出現易于觀測的亮點。
17、一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板的標定方法，包括以下步驟：
18、1)控制機器人攜帶結構光相機，并使激光線垂直照射在標定板板體上的直線l1上，獲取并記錄點01與視覺系原點重合時機器人的位姿t1；
19、2)在位姿t1的基礎上移動視覺激光線，使激光線垂直依次照射在標定板板體上的直線l?2和直線l3上，獲取并記錄點01與視覺系原點重合時機器人的位姿t2和t3；
20、3)控制機器人回到位姿t1，控制機器人沿著y正方向平移，并使激光線始終保持與l1重合，平移量不小于0.3wlaser，記錄此時機器人位姿t4；
21、4)控制機器人回到位姿t1，控制機器人沿著x正方向平移，并使激光線與l4重合，繼續平移機器人，使02點在視覺系下坐標讀數為(0,0,0)，記錄此時機器人位姿t5；
22、5)機器人的位姿t1～t5結合工業機器人自帶標定功能，完成工業機器人的手眼標定。
23、所述步驟1)，具體為：
24、1-1)控制機器人攜帶結構光相機，并使激光線垂直照射在標定板板體上的直線l1上；同時控制機器人讓激光線沿著z方向上下移動，保持激光始終照在l1上，即控制機器人rx角度接近零；
25、1-2)控制機器人調整位姿，使得激光線在直線l1上各處讀數的z坐標始終相等，即ry角度接近于零；
26、1-3)控制機器人平移，讓01點在視覺系下坐標讀數為(0,0,0)；記錄此時機器人位姿t1。
27、所述步驟2)，具體為：
28、2-1)在位姿t1的基礎上移動視覺激光線，繞z軸負方向旋轉與l2重合，再控制機器人繞y軸正方形旋轉不小于30度，保持激光線始終與l2重合，平移機器人，使得01點在視覺系下坐標讀數為(0,0,0)，達到位姿t2，并記錄此時機器人位姿。
29、2-2)控制機器人在位姿t1的基礎上移動視覺激光線，繞z軸正向旋轉與l3重合，再繞y軸負向旋轉不小于30度保持與l3重合，平移機器人，使得01點在視覺系下坐標讀數為(0,0,0)；記錄此時機器人位姿t3。
30、所述步驟5)，具體為：
31、5-1)根據機器人位姿t1～t3，實現對準視覺坐標系下同一個空間點的操作；
32、5-2)根據機器人位姿t4和t5，實現標定視覺坐標系x軸和y軸正方向的操作；
33、5-3)通過工業機器人自帶標定功能，標定出工具坐標系的方向；
34、5-4)根據步驟5-1)～5-3)，完成工業機器人的手眼標定。
35、本專利技術具有以下有益效果及優點：
36、1.本專利技術配合平面標定板，可以實現線結構光視覺相機和工業機器人的手眼標定。
37、2.本專利技術的標定方法流程簡單，易于操作，并且可以實現跨機器人平臺使用，有利于在實際的工業場景中應用。
38、3.本專利技術能夠輔助機器人建立工具坐標系，將工具坐標系與結構光視覺坐標系重合，即結構光視覺測量得到的基于視覺坐標系的坐標值也是在機器人工具系下的坐標值。
39、4.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，包括：標定板板體以及設置在標定板板體上的四條直線L1、L2、L3、L4；
2.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，所述標定板板體的尺寸設置與滿足結構光相機的成像要求，具體為：
3.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，所述直線L1、L2、L3相交于點01一點，形成三對夾角，設逆時針方向角度為正，則夾角∠L2L1、∠L1L3的角度分別不小于30度，∠L2L3＝∠L2L1+∠L1L3。
4.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，設置所述直線L4和點02，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，當所述標定板板體的表面設置為黑色，則直線L1、L2、L3、L4設置為白色，點01和點02設置為黑色；
6.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，當所述標定板板體的表面設置為白色，則直線L1
7.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板的標定方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板的標定方法，其特征在于，所述步驟1)，具體為：
9.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板的標定方法，其特征在于，所述步驟2)，具體為：
10.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板的標定方法，其特征在于，所述步驟5)，具體為：
...【技術特征摘要】
1.一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，包括：標定板板體以及設置在標定板板體上的四條直線l1、l2、l3、l4；
2.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，所述標定板板體的尺寸設置與滿足結構光相機的成像要求，具體為：
3.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，所述直線l1、l2、l3相交于點01一點，形成三對夾角，設逆時針方向角度為正，則夾角∠l2l1、∠l1l3的角度分別不小于30度，∠l2l3＝∠l2l1+∠l1l3。
4.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，設置所述直線l4和點02，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種面向單線結構光的工業機器人手眼標定板，其特征在于，當所述標定板...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李思聰，吳清瀟，梁宸，段紅旭，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽自動化研究所，
類型：發明
國別省市：
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