CN108413896A - 一种机械手标定方法 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Abstract

本发明公开了一种机械手标定方法，包括：当机械手旋转时，获得机械手坐标系和相机坐标系，并将机械手坐标系和相机坐标系的原点重合；分别计算x、y轴方向上像素距离与机械手距离的比例关系；将相机坐标转换成机械手坐标，得到机械手坐标。当机械手和相机坐标存在夹角时，可以对机械手进行快速标定，从而实现机械手的精确控制。

Description

一种机械手标定方法
技术领域
本发明涉及一种机械手标定方法，具体地涉及一种当机械手和相机坐标存在夹角时的机械手标定方法。
背景技术
随着工业化的不断发展，生产白动化水平越来越高，自动化装配线一般是由输送设备和专业设备构成的有机整体，是基于机电、信息、影像、网络于一体的高度自动化装配生产线。工业机器人应用到各个领域，大大提高了生产效率。
目前，SCARA机械子在工业相机的视觉引导下和运动控制器的控制下可完成工件的高精度定位及装配。主要应用在工业生产流水线上，比如，PCB 板上的具有规则完整平面元器件的贴装或插装、待加工工件的有序拾取并放置等。其主要完成工件的搬运和装配工作，同时，考虑到流水线上的协同作业，SCARA机械子的工作范围还具有可根据实际情况灵活调节的功能。
在实际标定过程中，由于结构设计和机械手自身极限因素导致一些位置无法通过一致动作到达，但是通过调整一个角度后，就能够到达目标位置，但是这样机械手和相机就会存在一定的夹角，故在机械手标定时像素坐标转换到机械手坐标就涉及到角度的问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种机械手标定方法，当机械手和相机坐标存在夹角时，可以对机械手进行快速标定，从而实现机械手的精确控制。
本发明的技术方案是：
一种机械手标定方法，包括以下步骤：
S01：当机械手旋转时，获得机械手坐标系和相机坐标系，并将机械手坐标系和相机坐标系的原点重合；
S02：分别计算x、y轴方向上像素距离与机械手距离的比例关系；
S03：将相机坐标转换成机械手坐标，得到机械手坐标。
优选的，所述步骤S03中机械手坐标(Δx机、Δy机)的计算公式为：
Δx机＝((x移动-x原点)*cosθ-(y移动-y原点)*sinθ)/scale_x
Δy机＝((x移动-x原点)*sinθ+(y移动-y原点)*cosθ)/scale_y；
其中，(x移动、y移动)为旋转后的目标像素坐标，scale_x为x轴方向上像素距离与机械手距离的比例，scale_y为y轴方向上像素距离与机械手距离的比例，θ为机械手坐标系和相机坐标系的夹角。
优选的，所述机械手坐标系和相机坐标系的夹角通过计算机械手旋转的角度得到。
优选的，所述步骤S02具体包括：
将机械手沿x轴移动一段距离a，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_1和y轴方向上的偏移量Δy_1，得到x轴方向像素距离与机械手距离的比例：
将机械手沿y轴移动一段距离b，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_2和y轴方向上的偏移量Δy_2，得到y轴方向像素距离与机械手距离的比例：
优选的，所述机械手坐标系和相机坐标系的夹角通过移动机械手进行标定得到。
与现有技术相比，本发明的优点是：
当机械手无法通过一致动作到达某一位置时，通过调整机械手旋转一定的角度后，可以对机械手进行快速标定，从而实现机械手的精确控制，快速到达目标位置。使用该方法时如果移动的距离越长，得到的结果就会越精确。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明机械手标定方法的流程图；
图2为机械手坐标系与相机坐标系的关系。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
如图1、2所示，本发明的机械手标定方法，包括以下步骤：
S01：当机械手旋转时，获得机械手坐标系和相机坐标系，并将机械手坐标系和相机坐标系的原点重合；
S02：分别计算x、y轴方向上像素距离与机械手距离的比例关系；
S03：将相机坐标转换成机械手坐标，得到机械手坐标。
机械手坐标(Δx机、Δy机)的计算公式为：
Δx机＝((x移动-x原点)*cosθ-(y移动-y原点)*sinθ)/scale_x
Δy机＝((x移动-x原点)*sinθ+(y移动-y原点)*cosθ)/scale_y；
其中，(x移动、y移动)为旋转后的目标像素坐标，scale_x为x轴方向上像素距离与机械手距离的比例，scale_y为y轴方向上像素距离与机械手距离的比例，θ为机械手坐标系和相机坐标系的夹角。
机械手坐标系和相机坐标系的夹角可以通过计算机械手旋转的角度得到，例如可以通过传感器采集。
x、y轴方向上像素距离与机械手距离的比例关系可以通过以下方法标定得到：
将机械手沿x轴移动一段距离a，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_1和y轴方向上的偏移量Δy_1，得到x轴方向像素距离与机械手距离的比例：
将机械手沿y轴移动一段距离b，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_2和y轴方向上的偏移量Δy_2，得到y轴方向像素距离与机械手距离的比例：
当然，机械手坐标系和相机坐标系的夹角θ也可以通过移动机械手进行标定得到，这里主要是计算坐标间的正弦值sinθ和cosθ，使机械手移动一定距离，通过三角函数关系计算得到。
该方法可以对机械手进行快速标定，从而实现机械手的精确控制，快速到达目标位置。使用该方法时如果移动的距离越长，得到的结果就会越精确。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机械手标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：当机械手旋转时，获得机械手坐标系和相机坐标系，并将机械手坐标系和相机坐标系的原点重合；
S02：分别计算x、y轴方向上像素距离与机械手距离的比例关系；
S03：将相机坐标转换成机械手坐标，得到机械手坐标。
2.根据权利要求1所述的机械手标定方法，其特征在于，所述步骤S03中机械手坐标(Δx机、Δy机)的计算公式为：
Δx机＝((x移动-x原点)*cosθ-(y移动-y原点)*sinθ)/scale_x
Δy机＝((x移动-x原点)*sinθ+(y移动-y原点)*cosθ)/scale_y；
其中，(x移动、y移动)为旋转后的目标像素坐标，scale_x为x轴方向上像素距离与机械手距离的比例，scale_y为y轴方向上像素距离与机械手距离的比例，θ为机械手坐标系和相机坐标系的夹角。
3.根据权利要求2所述的机械手标定方法，其特征在于，所述机械手坐标系和相机坐标系的夹角通过计算机械手旋转的角度得到。
4.根据权利要求1所述的机械手标定方法，其特征在于，所述步骤S02具体包括：
将机械手沿x轴移动一段距离a，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_1和y轴方向上的偏移量Δy_1，得到x轴方向像素距离与机械手距离的比例：
将机械手沿y轴移动一段距离b，分别计算相机在x轴方向上的偏移量Δx_2和y轴方向上的偏移量Δy_2，得到y轴方向像素距离与机械手距离的比例：
5.根据权利要求2所述的机械手标定方法，其特征在于，所述机械手坐标系和相机坐标系的夹角通过移动机械手进行标定得到。
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