CN108161935B - 机器人基坐标系校准的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人基坐标系校准的方法及装置，该方法包括：获取基坐标系校准的校准点；控制机器人沿着校准点移动；获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得到第二校准数据；通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成机器人基坐标系校准。本发明中的机器人基坐标系校准的方法，只需要不在同一平面上的5个校准点即可完成基坐标系校准的过程，测试系统软件可以同时对机器人和测量设备进行控制，减少了在机器人系统和测量设备系统之间的反复切换，操作简单，效率高，自动化程度高，缓解了现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及坐标系校准的技术领域，尤其是涉及一种机器人基坐标系校准的方法及装置。
背景技术
机器人是现代化生产的核心设备，根据相关规定，机器人在出厂前或长时间使用后需要进行标定和性能测试以确保机器人的精度、性能符合要求。在对机器人进行标定和性能测试时，进行机器人基坐标系校准是不可或缺的过程，只有在完成基坐标系校准后，才能进行后续的标定以及性能测试的过程。
现有的机器人基坐标系校准方法一般分为两步来进行操作，首先对机器人的工具坐标系进行标定，将标定后的结果手动输入到机器人控制系统中的工具位置，再利用修改后的机器人末端位置和测量结果来对机器人基坐标系校准。
现有的机器人基坐标系校准方法需要先进行工具坐标系标定，然后再进行基坐标系校准，校准过程中需要在机器人系统和测量设备系统之间反复切换操作，操作过程复杂，且需要机器人提供相关的功能，局限性较大。
综上，现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机器人基坐标系校准方法及装置，以缓解现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种机器人基坐标系校准的方法，应用于测试系统软件，所述测试系统软件设置在终端设备上，所述方法包括：
获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；
通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；
获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；
通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，在获取基坐标系校准的校准点之前，所述方法还包括：
分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵包括：
根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；
根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；
通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵；
通过坐标系转换公式
计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为所述第一校准数据，mB(i)为所述第二校准数据，
为所述旋转矩阵；
基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述测量设备包括：激光跟踪仪，所述待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述旋转矩阵为3×3阶的矩阵，所述转换矩阵为4×4阶的矩阵。
第二方面，本发明实施例还提供了一种机器人基坐标系校准的装置，所述装置设置在终端设备上，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；
控制模块，用于通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；
第二获取模块，用于获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；
处理模块，用于通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：
建立模块，用于分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述处理模块包括：
第一计算单元，用于根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；
第二计算单元，用于根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；
第三计算单元，用于通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵；
第四计算单元，用于通过坐标系转换公式
计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为所述第一校准数据，mB(i)为所述第二校准数据，
为所述旋转矩阵；
第五计算单元，用于基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述测量设备包括：激光跟踪仪，所述待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述旋转矩阵为3×3阶的矩阵，所述转换矩阵为4×4阶的矩阵。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种机器人基坐标系校准的方法及装置，该方法应用于测试系统软件，测试系统软件设置在终端设备上，包括：获取基坐标系校准的校准点，其中，校准点的数量至少为5个，且校准点不在同一平面；通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，其中，在机器人移动过程中，测量设备追随机器人移动，机器人的末端方向固定，且待测量点相对机器人的末端位置固定；获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得到第二校准数据，其中，第一校准数据为机器人在校准点时，机器人基坐标系中的机器人的末端坐标，第二校准数据为机器人在校准点时，测量设备在测量设备坐标系测得的待测量点坐标；通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成机器人基坐标系校准，其中，转换矩阵能够将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中。
现有的机器人基坐标系校准方法先要对机器人的工具坐标系进行标定，然后再进行基坐标系校准，校准过程中需要在机器人系统和测量设备系统之间反复切换操作，操作过程复杂，过程繁琐，自动化程度较差。与现有的机器人基坐标系校准方法相比，本发明的机器人基坐标系校准的方法中，测试系统软件先获取基坐标系校准的校准点，然后通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，进而获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得的第二校准数据，最终，测试系统软件通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中，完成机器人基坐标系校准。本发明实施例中的机器人基坐标系校准的方法，省去了工具坐标系标定的过程，只需要不在同一平面上的5个校准点即可完成基坐标系校准的过程，测试系统软件可以同时对机器人和测量设备进行控制，减少了在机器人系统和测量设备系统之间的反复切换，操作简单，效率高，由测试系统软件自动进行基坐标系校准，自动化程度高，缓解了现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种机器人基坐标系校准的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的设备的连接结构示意图；
图3为本发明实施例提供的通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵的流程图；
图4为本发明实施例提供的坐标系校准的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种机器人基坐标系校准的装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种机器人基坐标系校准的方法进行详细介绍。
实施例一：
一种机器人基坐标系校准的方法，应用于测试系统软件，测试系统软件设置在终端设备上，参考图1，该方法包括：
S102、获取基坐标系校准的校准点，其中，校准点的数量至少为5个，且校准点不在同一平面；
在本发明实施例中，该机器人基坐标系校准的方法的执行主体为测试系统软件，该测试系统软件安装在终端设备上。具体的，该终端设备可以为计算机。
在进行基坐标系校准时，测试系统软件先要获取基坐标系校准的校准点，该基坐标系校准的校准点实际为校准轨迹，机器人可以沿着该轨迹移动。
具体的，该校准点的数量至少为5个，且校准点不在同一个平面。该校准点可以用户自定义设置，也可以由软件根据用户输入的机器人的配置信息自动生成，其中，配置信息包括：机器人的尺寸信息，机器人的移动空间信息。这样，软件就能获取基坐标系校准的校准点。
S104、通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，其中，在机器人移动过程中，测量设备追随机器人移动，机器人的末端方向固定，且待测量点相对机器人的末端位置固定；
测试系统软件在获取得到校准点后，将校准点发送至机器人控制器，机器人控制器在接收到校准点后，控制机器人沿着校准点移动，同时，测量设备也会追随机器人移动，在移动过程中，机器人的末端方向不变，且待测量点相对机器人的末端位置也固定。具体的，待测量点固定在机器人末端的某一固定位置。
S106、获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得到第二校准数据，其中，第一校准数据为机器人在校准点时，机器人基坐标系中的机器人的末端坐标，第二校准数据为机器人在校准点时，测量设备在测量设备坐标系测得的待测量点坐标；
在移动过程中，测试系统软件会获取机器人控制器发送的机器人的末端坐标(即第一校准数据)，该机器人的末端坐标是在机器人基坐标系中的；同时，测试系统软件也会获取测量设备测得的待测量点坐标(即第二校准数据)，该待测量点坐标是在测量设备坐标系中的。
S108、通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成机器人基坐标系校准，其中，转换矩阵能够将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中。
在得到第一校准数据和第二校准数据后，通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中，完成机器人基坐标系校准。该过程将在下文中进行详细描述，在此不再赘述。
现有的机器人基坐标系校准方法先要对机器人的工具坐标系进行标定，然后再进行基坐标系校准，校准过程中需要在机器人系统和测量设备系统之间反复切换操作，操作过程复杂，过程繁琐，自动化程度较差。与现有的机器人基坐标系校准方法相比，本发明的机器人基坐标系校准的方法中，测试系统软件先获取基坐标系校准的校准点，然后通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，进而获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得的第二校准数据，最终，测试系统软件通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中，完成机器人基坐标系校准。本发明实施例中的机器人基坐标系校准的方法，省去了工具坐标系标定的过程，只需要不在同一平面上的5个校准点即可完成基坐标系校准的过程，测试系统软件可以同时对机器人和测量设备进行控制，减少了在机器人系统和测量设备系统之间的反复切换，操作简单，效率高，由测试系统软件自动进行基坐标系校准，自动化程度高，缓解了现有的机器人基坐标系校准方法操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。
上述内容对机器人基坐标系校准的方法进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。
可选地，在获取基坐标系校准的校准点之前，该方法还包括：
分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将测量设备指向固定在机器人末端的待测量点，机器人系统包括：机器人和机器人控制器。
在本发明实施例中，在使用该测试系统软件进行机器人基坐标系校准前，先要对其中的设备进行布置。参考图2，将安装有测试系统软件的计算机分别与机器人，机器人控制器和测量设备(本发明实施例中的测量设备以激光跟踪仪为例进行说明)通过信号线或电源线连接。
当测量设备为激光跟踪仪时，激光跟踪仪和机器人基座之间的距离L应满足要求：L×φ≥2R，其中，φ为激光跟踪仪的最大转动角，R为机器人工作空间半径。这样可以保证机器人整个工作空间都在激光跟踪仪测量范围内。在一次标定过程中，机器人和激光跟踪仪的位置不应被移动，即保持二者之间的距离为L。
然后，在计算机上启动测试系统软件，在软件中连接机器人和激光跟踪仪，进而建立了与机器人系统，激光跟踪仪的连接关系。
该测试系统软件可以调用机器人和激光跟踪仪的底层程序，直接在该软件界面中对机器人、激光跟踪仪进行操作并可以读取其数据。
另外，还需要手动引光一次，使激光跟踪仪发出的激光指向固定在机器人末端的待测量点。
然后，用户可以在软件中输入机器人的配置信息，这样，软件就会根据配置信息自动生成校准轨迹(即校准点)。当然，用户也可以自定义设置校准点校准点的数量至少为5个，且校准点不在同一平面。进而，执行步骤S104至步骤S106的过程。
进一步地，参考图3，通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵包括：
S301、根据第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，第一差值为机器人在相邻两个校准点时，对应的机器人的末端坐标之间的差值；
如图4所示，记机器人基坐标系为坐标系A，Ao为原点；测量设备坐标系为坐标系B，Bo为原点。机器人末端点为点p，待测量点为点m。
机器人控制器中(即机器人基坐标系中)机器人的末端坐标(即第一校准数据)记为pA(i)＝(xc(i),yc(i),zc(i))T，下标A表示在机器人基坐标系中，i＝1,2,…,n，表示校准点的序号。测量设备测量的(即测量设备坐标系)待测量点坐标(即第二校准数据)记为mB(i)＝(xm(i),ym(i),zm(i))T，下标B表示在测量设备坐标系中。
计算原理简单说明如下：
参考图4，图4为坐标系校准的示意图。根据示意图可得，pA(i)＝mA(i)+[pA(i)-mA(i)]，其中，mA(i)为待测量点在机器人坐标系中的位置。由于机器人末端的方向不变，待测量点与机器人末端的相对位置也不变，则[pA(i)-mA(i)]为常量。
再根据坐标系转换关系，
其中，
为测量设备坐标系到机器人基坐标系的旋转矩阵(3×3)，
为测量设备坐标系的原点B0在机器人基坐标系中位置，由于测量设备坐标系与机器人基坐标系在测量过程中不变，所以，
和
为常量。
根据上述两个式子可得：
易得
为常量，记为C，也就是
则有
正是因为上述的原理过程，得到了
令矩阵E＝[pA(2)-pA(1)...pA(n)-pA(n-1)]，
矩阵F＝[mB(2)-mB(1)...mB(n)-mB(n-1)]，则有
在校准时，软件并不需要执行上述推理过程，直接根据第一校准数据(即pA(i))计算得到多个第一差值。在本发明实施例中，以5个校准点为例进行说明。5个校准点(如果5个校准点序号分别为1,2,3,4,5)时，对应的第一校准数据分别为：pA(1)，pA(2)，pA(3)，pA(4)，pA(5)，第二校准数据分别为：mB(1)，mB(2)，mB(3)，mB(4)，mB(5)。
根据第一校准数据计算得到多个第一差值，即多个第一差值为：pA(2)-pA(1)，pA(3)-pA(2)，pA(4)-pA(3)，pA(5)-pA(4)。
S302、根据第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，第二差值为机器人在相邻两个校准点时，对应的测量设备测得的待测量点坐标之间的差值；
根据第二校准数据计算得到多个第二差值，即多个第二差值为：mB(2)-mB(1)，mB(3)-mB(2)，mB(4)-mB(3)，mB(5)-mB(4)。
S303、通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，旋转矩阵为测量设备坐标系和机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为多个第一差值组成的第一矩阵，F为多个第二差值组成第二矩阵；
在得到多个第一差值后，第一矩阵为E＝[pA(2)-pA(1),pA(3)-pA(2),pA(4)-pA(3),pA(5)-pA(4)]，第二矩阵为F＝[mB(2)-mB(1),mB(3)-mB(2),mB(4)-mB(3),mB(5)-mB(4)]，进而，通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵
S304、通过坐标系转换公式
计算转换常数，转换常数为测量设备坐标系和机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为第一校准数据，mB(i)为第二校准数据，
为旋转矩阵；
在得到旋转矩阵
后，将
代入
中，可以得到转换常数C。
S305、基于旋转矩阵和转换常数计算转换矩阵。
具体的，根据转换矩阵(4×4)的性质，可以得到转换矩阵
且有
即可以根据待测量点在测量设备坐标系中的位置求得机器人的末端在机器人基坐标系中的位置。上述过程是由软件自动完成的。
可选地，测量设备包括：激光跟踪仪，待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
可选地，旋转矩阵为3×3阶的矩阵，转换矩阵为4×4阶的矩阵。
本发明实施例提供的机器人基坐标系校准的方法具有以下优点：
1、需要的校准点少，效率高；
2、不需要对工具坐标系进行标定，减少了操作步骤；
3、不需要在机器人系统和测量设备系统之间进行切换操作，有利于校准自动化进行。
实施例二：
一种机器人基坐标系校准的装置，该装置设置在终端设备上，参考图5，该装置包括：
第一获取模块11，用于获取基坐标系校准的校准点，其中，校准点的数量至少为5个，且校准点不在同一平面；
控制模块12，用于通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，其中，在机器人移动过程中，测量设备追随机器人移动，机器人的末端方向固定，且待测量点相对机器人的末端位置固定；
第二获取模块13，用于获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得到第二校准数据，其中，第一校准数据为机器人在校准点时，机器人基坐标系中的机器人的末端坐标，第二校准数据为机器人在校准点时，测量设备在测量设备坐标系测得的待测量点坐标；
处理模块14，用于通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成机器人基坐标系校准，其中，转换矩阵能够将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中。
本发明的机器人基坐标系校准的装置中，测试系统软件先获取基坐标系校准的校准点，然后通过机器人控制器控制机器人沿着校准点移动，进而获取机器人控制器发送的第一校准数据和测量设备测得的第二校准数据，最终，测试系统软件通过基坐标系校准算法对第一校准数据和第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以将测量设备坐标系中的数据转换到机器人基坐标系中，完成机器人基坐标系校准。本发明实施例中的机器人基坐标系校准的装置，省去了工具坐标系标定的过程，只需要不在同一平面上的5个校准点即可完成基坐标系校准的过程，测试系统软件可以同时对机器人和测量设备进行控制，减少了在机器人系统和测量设备系统之间的反复切换，操作简单，效率高，由测试系统软件自动进行基坐标系校准，自动化程度高，缓解了现有的机器人基坐标系校准装置操作复杂，过程繁琐，自动化程度较差的技术问题。
可选地，该装置还包括：
建立模块，用于分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将测量设备指向固定在机器人末端的待测量点，机器人系统包括：机器人和机器人控制器。
可选地，处理模块包括：
第一计算单元，用于根据第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，第一差值为机器人在相邻两个校准点时，对应的机器人的末端坐标之间的差值；
第二计算单元，用于根据第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，第二差值为机器人在相邻两个校准点时，对应的测量设备测得的待测量点坐标之间的差值；
第三计算单元，用于通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，旋转矩阵为测量设备坐标系和机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为多个第一差值组成的第一矩阵，F为多个第二差值组成第二矩阵；
第四计算单元，用于通过坐标系转换公式
计算转换常数，转换常数为测量设备坐标系和机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为第一校准数据，mB(i)为第二校准数据，
为旋转矩阵；
第五计算单元，用于基于旋转矩阵和转换常数计算转换矩阵。
可选地，测量设备包括：激光跟踪仪，待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
可选地，旋转矩阵为3×3阶的矩阵，转换矩阵为4×4阶的矩阵。
该实施例二中的具体内容可以参考上述实施例一中的描述，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的机器人基坐标系校准的方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种机器人基坐标系校准的方法，其特征在于，应用于测试系统软件，所述测试系统软件设置在终端设备上，所述方法包括：
获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；
通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；
获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；
通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中；
在获取基坐标系校准的校准点之前，所述方法还包括：
分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵包括：
根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；
根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；
通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵，A为所述机器人基坐标系，B为所述测量设备坐标系；
通过坐标系转换公式
计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为所述第一校准数据，mB(i)为所述第二校准数据，
为所述旋转矩阵，C为转换常数；
基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量设备包括：激光跟踪仪，所述待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转矩阵为3×3阶的矩阵，所述转换矩阵为4×4阶的矩阵。
5.一种机器人基坐标系校准的装置，其特征在于，所述装置设置在终端设备上，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取基坐标系校准的校准点，其中，所述校准点的数量至少为5个，且所述校准点不在同一平面；
控制模块，用于通过机器人控制器控制机器人沿着所述校准点移动，其中，在所述机器人移动过程中，测量设备追随所述机器人移动，所述机器人的末端方向固定，且待测量点相对所述机器人的末端位置固定；
第二获取模块，用于获取所述机器人控制器发送的第一校准数据和所述测量设备测得到第二校准数据，其中，所述第一校准数据为所述机器人在所述校准点时，机器人基坐标系中的所述机器人的末端坐标，所述第二校准数据为所述机器人在所述校准点时，所述测量设备在测量设备坐标系测得的所述待测量点坐标；
处理模块，用于通过基坐标系校准算法对所述第一校准数据和所述第二校准数据进行处理，得到转换矩阵，以完成所述机器人基坐标系校准，其中，所述转换矩阵能够将所述测量设备坐标系中的数据转换到所述机器人基坐标系中；
所述装置还包括：
建立模块，用于分别建立与机器人系统，测量设备的连接关系，
其中，已预先通过手动引光的方式将所述测量设备指向固定在所述机器人末端的待测量点，所述机器人系统包括：所述机器人和所述机器人控制器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：
第一计算单元，用于根据所述第一校准数据计算得到多个第一差值，其中，所述第一差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述机器人的末端坐标之间的差值；
第二计算单元，用于根据所述第二校准数据计算得到多个第二差值，其中，所述第二差值为所述机器人在相邻两个校准点时，对应的所述测量设备测得的所述待测量点坐标之间的差值；
第三计算单元，用于通过旋转矩阵计算公式
计算基坐标系校准的旋转矩阵，所述旋转矩阵为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的旋转分量，其中，E为所述多个第一差值组成的第一矩阵，F为所述多个第二差值组成第二矩阵，A为所述机器人基坐标系，B为所述测量设备坐标系；
第四计算单元，用于通过坐标系转换公式
计算转换常数，所述转换常数为所述测量设备坐标系和所述机器人基坐标系之间转换时的位移分量，其中，pA(i)为所述第一校准数据，mB(i)为所述第二校准数据，
为所述旋转矩阵，C为转换常数；
第五计算单元，用于基于所述旋转矩阵和所述转换常数计算所述转换矩阵。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述测量设备包括：激光跟踪仪，所述待测量点包括：固定在机器人末端的靶球。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋转矩阵为3×3阶的矩阵，所述转换矩阵为4×4阶的矩阵。
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