CN109249392B - 工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。所述方法包括：在工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描坐标系，测量标定件在结构光扫描仪视野不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿，根据标定件在不同位置处的位姿信息确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系，确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。采用本方法能够降低了工件抓取系统绝对定位精度的校准成本，提高了绝对定位精度校准的便捷度和效果。

Description

工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质

技术领域

本申请涉及机械臂校准技术领域，特别是涉及一种工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。

背景技术

机械臂精度主要包括重复定位精度和绝对定位精度，是评价工件抓取系统中机械臂综合性能的重要指标。目前，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准的方式主要包括两种方式。一种方式是通过三坐标测量仪、激光跟踪仪等外部校准设备对机械臂末端执行结构的当前位置进行测量，另一中方式是利用物理约束对机械臂的精度进行校准。

在通过外部校准设备对机械臂末端执行结构的当前位置进行测量的方式中，激光跟踪仪这类的外部校准设备造价昂贵，一般由供应商携带设备对需要绝对精度校准的厂商进行指导校准，成本较高且使用方式受限。对于已有安装孔位的机械臂该方式可以直接进行校准操作，但对于无安装孔位的机械臂需要标定外部校准仪器与机械臂基座坐标系之间的关系，标定过程中测量设备容易收到外部环境干扰造成结果不准确，可能会进一步放大校准误差。

基于物理约束的校准方式常用的约束方法包括面约束与点约束，即在机械臂末端安装了一个接触式探头，同时在机械臂的工作空间固定放置一个加工精度较高的物理模型，物理模型可以是立方体和圆柱体等，校准过程中通过接触式探头触发平面采集点位信息，通过接触式探头分别与物理模型的平面接触得到相应的约束方程，经算法计算后求解误差模型，进而求得几何参数。然而该方式最终校准结果的好坏很大程度上取决于末端传感器的灵敏度。且一旦物理模型在长期保存过程中发生磕碰或者形变，很容易引起校准结果的偏差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在工件抓取系统的绝对定位精度校准中，能够提高绝对定位精度校准便捷度和效果、且降低校准成本的工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质。

一种工件抓取系统的校准方法，所述工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，所述方法包括：

在待校准的所述工件抓取系统中，构建所述结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

在其中一个实施例中，测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对的步骤，包括：

将所述机械臂末端坐标系的原点与所述标定件的坐标系零点对准重合，将对准重合后所述末端坐标系原点在所述基座坐标系的位姿设置为所述标定件在所述基座坐标系下的位姿；

将所述标定件与所述扫描仪坐标系下预设的标定件模型进行空间模板配准，获得所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位姿。

在其中一个实施例中，将所述机械臂末端坐标系的原点与所述标定件的坐标系零点对准重合的步骤，包括：

将所述机械臂末端上夹爪的中心点与所述标定件的坐标系零点粗对准；

张开所述夹爪，以使所述夹爪的中心点与所述标定件的坐标系零点重合，所述夹爪的中心点为所述末端坐标系的原点。

在其中一个实施例中，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系的步骤，包括：

根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位置，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系；

根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的姿态，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的姿态关系。

在其中一个实施例中，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系的步骤，包括：

随机选取预设数量个所述位姿信息对，在所述选取的每个位姿信息对中，计算所述标定件在所述基座坐标系下的位置与所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系；

在所述选取的每个位姿信息对中，根据所述旋转平移关系对所述标定件在所述基座坐标系下的位置进行变换，获得所述标定件在所述扫描仪坐标系下相应的变换位置；

在所述选取的每个位姿信息对中，根据所述标定件在所述扫描仪坐标系下的变换位置与所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位置，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系。

在其中一个实施例中，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系的步骤，包括：

将测量到的每个所述姿态角中预设的固定角度分量与剩余的所述角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，获得所述机械臂末端姿态角中所述固定角度分量与剩余的所述角度分量之间的3阶傅里叶级数参数，所述姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量，所述固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

一种用于工件抓取系统校准的标定件，其特征在于，所述标定件包括支撑部和至少两个凸设于所述支撑部上的定位部，所有定位部围成标定区，校准状态下，机械臂末端的夹爪在所述标定区内与所述定位部相抵定位。

一种工件抓取系统的校准装置，所述工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，所述装置包括：

坐标系构建模块，用于在待校准的所述工件抓取系统中，构建所述结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

位姿测量模块，用于将所述标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

位姿关系确定模块，用于根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

角分量关系确定模块，用于测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时所述机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；以及

定位校准模块，用于根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

一种工件抓取系统的校准设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

在待校准的所述工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在待校准的所述工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

上述工件抓取系统的校准方法、标定件、装置、设备和介质，在待校准的工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系，根据标定件分别在扫描仪坐标系、机械臂基座坐标系中的位姿，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系，确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，在每次校准过程中，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准，从而无需依赖于第三方校准工具或设备，降低了工件抓取系统绝对定位精度的校准成本，且提高了绝对定位精度校准的便捷度和效果。

附图说明

图1为一个实施例中工件抓取系统的校准方法的流程示意图；

图2为一个实施例中工件抓取系统的校准方法中工件抓取系统的示例图；

图3为一个实施例中标定件的主视图；

图4为一个实施例中标定件的俯视图；

图5为一个实施例中夹爪在标定件上定位的俯视图，其中，省略了机械臂，只显示夹爪结构；

图6为一个实施例中夹爪与标定件上定位部相抵定位的俯视图；

图7为一个实施例中工件抓取系统的校准装置的结构框图；以及

图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种工件抓取系统的校准方法，包括以下步骤：

步骤102，在待校准的工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。

其中，工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，结构光扫描仪可为单目结构光扫描仪，也可为双目结构光扫描仪。

在一个实施例中，在工件抓取系统中，机械臂和结构光扫描仪分别固定在工件摆放平面的周围，结构光扫描仪固定在工件摆放平面上方，与工件摆放平面平行，以提高工件抓取系统的校准效果。作为示例地，图2为工件抓取系统的示例图，在图2中，传动带作为工件摆放平面，待抓取工件位于传送带上，结构光扫描仪为单目结构光扫描仪，且位于传送带上方，与传送带平行，且与传送带平面的距离可在700mm-1000mm之间，机械臂末端可在单目结构光扫描仪视野范围内距离传送带平面700mm-850mm的空间内运动。

具体地，在工件抓取系统中，可通过预设的标定靶对结构光扫描仪进行标定，以构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。标定靶可为2D平面标定靶。

在一个实施例中，当结构光扫描仪为单目结构光扫描仪时，单目结构光扫描仪中包括相机和结构光发生器，将结构光发生器作为逆向的相机，通过立体视觉摄像机标定方法得到结构光发生器与相机的内部参数、以及结构发生器与相机之间相互位置关系的外部参数，以构建扫描仪坐标系。具体地，将结构光发生器作为逆向的相机，即将结构光发生器作为一个成像原理与相机相反的相机，通过相机采集多个位置下2D平面标定靶的图像，通过结构光发生器在2D平面标定靶上投射的光栅图像，可以确定相机与2D平面标定靶之间的位置关系、以及结构发生器与2D平面标定靶之间的位置关系，进而可以构造得到单目结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。

步骤104，将标定件放置在结构光扫描仪视野的不同位置，并测量标定件在不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿。

其中，标定件包括支撑部和至少两个凸设与支撑部上的定位部，用于辅助工件抓取系统的校准，在校准过程中，标定件以凸面向上的方式位于工件摆放平面(例如位于传动带平面)。

具体地，在获得标定件在机械臂基座坐标系下的位姿后，保持标定件静止，并将机械臂夹爪移至结构光扫描仪的视野外，获取标定物在扫描仪坐标系下的位姿。接着，将标定件移动到结构光扫描仪视野的另一位置处，继续获取标定件分别在机械臂基座坐标系下和扫描仪坐标系下的位姿，如此循环，获得标定件在结构光扫描仪视野不同位置处的位姿信息对。

在一个实施例中，标定件在结构光扫描仪视野的不同位置在结构光扫描仪视野中不共面，以提高工件抓取系统绝对定位精度校准的效果。

在一个实施例中，构建标定件坐标系，并通过机械臂控制设备读取机械臂的基座坐标系与机械臂的末端坐标系之间的位置关系，在获取标定件在机械臂基座坐标系下的位姿时，移动机械臂使得机械臂的末端坐标系与标定件坐标系重合，获取此时机械臂末端坐标系的原点在基座坐标系中的位姿，将该位姿设置为标定件的坐标系零点的位姿，即标定件在机械臂基座坐标系中的位姿，提高了标定件在机械臂基座坐标系中位姿获取的准确度。标定件的坐标系零点为标定件坐标系的原点，机械臂的基座坐标系和末端坐标系为出厂设定好的。

在一个实施例中，以垂直于工件摆放平面向上的方向为标定件坐标系的Z轴，以标定件上左定位部到右定位部的方向为标定件坐标系的X轴，按照右手定则，确定标定坐标系的Y轴，以完成标定坐标系的构建。其中，左定位部为标定件上任一定位部，右定位部为与左定位部位置相对的定位部。

在一个实施例中，移动机械臂使得机械臂的末端坐标系与标定件坐标系重合时，在机械臂末端安装上夹爪，将夹爪的中心点与标定件的坐标系零点粗对准，再张开夹爪，夹爪卡住标定件的定位部，使夹爪的中心点与标定件的坐标系零点重合，从而使得末端坐标系与标定件坐标系重合。其中，夹爪的中心点为末端坐标系的原点。

在一个实施例中，机械臂末端的夹爪为气动夹爪。

在一个实施例中，预先构建标定件的空间三维模型，并将该空间三维模型存储至结构光扫描仪中，在获取标定件在扫描仪坐标系下的位姿时，通过结构光扫描仪获得工件摆放平面上标定件的三维数据，将该三维数据与标定件的空间三维模型进行空间模板配准，获得标定件在扫描仪坐标系下的位姿。

在一个实施例中，标定件在机械臂的基座坐标系下的位姿包括标定件在基座坐标系下的位置和姿态，标定件在扫描仪坐标系下的位姿包括标定件在基座坐标系下的位置和姿态。

步骤106，根据标定件在不同位置处的位姿信息对，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系。

具体地，标定件在不同位置处的位姿信息对，即标定件分别位于结构光扫描仪视野中不同面的不同位置处时，在基座坐标系下的位置和姿态、以及在扫描仪坐标系下的位置和姿态。根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系。根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的姿态，计算机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，根据标定件在不同位置处的位姿信息对，可采用最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，采用最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，即机械臂与结构光扫描仪的位置关系。标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系，即机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，旋转平移关系可通过旋转平移矩阵表示。

在一个实施例中，在计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系时，由于夹爪的中心点与标定件的坐标系零点对准可能存在误差，从所有位姿信息对中随机选取预设数量个位姿信息对。在选取的每个位姿信息对中，通过最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，并通过该旋转平移关系，将标定件在基座坐标系下的位置变换至扫描仪坐标系下，获得扫描仪坐标系下的变换位置，计算标定件在扫描仪坐标系下的变换位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的欧式距离。预设次数次随机抽取预设数量个位姿信息对，计算得到多组欧式距离，对这些欧式距离进行归一化计算，转换得到标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系的计算公式为：

其中，D_i为第i组欧式距离，n为随机抽取预设数量个位姿信息对的次数，T_i-t为第i次随机抽取的位姿信息对中标定件在基座坐标系中的位置，T为标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，在计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系时，在标定件的位姿信息对中随机选取一个位姿信息对。在该随机选取的位姿信息对中，计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，标定件在基座坐标系下姿态与标定件在扫描仪坐标系下姿态之间的旋转平移关系的计算公式为：

R＝R_j-r ^-1*R_j-s，其中，R_j-r、R_j-s分别是在随机选取的第j个位姿信息对中标定件在基座坐标系、扫描坐标系下的姿态，R为标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。

步骤108，测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的姿态角确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系。

具体地，由于机械臂基座坐标系三轴轴向与笛卡尔直角坐标系的空间轴向可能存在夹角，在实际校准过程中直接使用机械臂与结构光扫描仪之间的位姿关系进行转换可能会得到偏差较大的角度值。因此，可通过确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，来提高绝对定位精度校准的可靠性。其中，姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量这三个角度分量，姿态角可表示为(yaw_i,pitch_i,row_i)，yaw_i为偏航角分量、pitch_i为俯仰角分量、row_i为翻滚角分量。

在一个实施例中，在测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角时，将机械臂末端平行于工件摆放平面放置，转动机械臂第6轴并保持剩余轴不动，将机械臂末端绕其中心点旋转预设的总角度，每隔预设的角度间隔记录一次机械臂末端的姿态角，得到多组姿态角。

在一个实施例中，在确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系时，从角度分量中选取固定角度分量，在测量到的每组姿态角中，将固定角度分量与剩余的每个角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，得到固定角度分量与剩余的每个角度分量的3阶傅里叶级数参数，进而得到固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的3阶傅里叶级数表达式，即固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的转换关系。其中，固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

步骤110，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

具体地，将待抓取工件放置在工件摆放平面上，并预先构建待抓取工件的空间三维模型，将该空间三维模型存储至结构光扫描仪中。通过结构光扫描仪获得工件摆放平面上待抓取工件的三维数据，将该三维数据与待抓取工件的空间三维模型进行空间模板配准，获得待抓取工件在扫描仪坐标系下的位姿。根据机械臂和结构光扫描仪的位姿关系、以及待抓取工件在扫描仪坐标系下的位姿，可计算得到机械臂在绝对坐标系下的目标位姿。

在一个实施例中，机械臂在绝对坐标系下目标位姿的计算公式为：

T_w＝T+T_i，R_w＝R*R_i。其中，T_i、R_i分别为待抓取工件在扫描仪坐标系下的位置和姿态，T_w、R_w分别为机械臂在绝对坐标系下的目标位置和目标姿态。

具体地，在得到机械臂在绝对坐标系下的目标位姿后，将机械臂在绝对坐标系下的目标姿态在三个角度分量的方向上进行分解，保持分解后目标姿态角的固定角度分量不变，根据固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的3阶傅里叶级数表达式，求解得到目标姿态中剩余的角度分量，得到目标姿态的所有角度分量。将机械臂按照目标姿态中的角度分量和目标位置进行移动，进行工件抓取，从而提高了对工件抓取系统进行绝对定位精度校准的效果。

上述工件抓取系统的校准方法中，根据标定件分别在扫描仪坐标系、机械臂基座坐标系中的位姿，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系，并确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，在每次校准过程中，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准，从而无需依赖于第三方校准工具或设备，降低了工件抓取系统绝对定位精度的校准成本，且提高了绝对定位精度校准的便捷度、可靠度和校准效果。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图3和图4所示，提供了一种用于工件抓取系统校准的标定件，该标定件包括支撑部302和至少两个凸设与支撑部上的定位部304，各定位部304为立置于支撑部302顶面的柱状结构，且柱状结构的侧壁为定位面306。由这些定位部304围成的区域为图4阴影部分的标定区308。如图5所示，在校准状态下，安装于机械臂末端的夹爪502位于标定区308，且夹爪502的中心与标定件的中心粗对准，通过张开夹爪502，使得夹爪502的侧壁与定位面306贴合，实现夹爪503与定位部304相抵定位。图6为夹爪503与定位部304相抵定位的俯视图。

在一个实施例中，各定位部304的定位面306数目为两个或两个以上。

在一个实施例中，标定区308的中心为标定件的坐标系零点，各定位部304绕着坐标系零点均匀分布。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种工件抓取系统的校准装置700，工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，该校准装置包括：坐标系构建模块702、位姿测量模块704、位姿关系确定模块706、角分量确定模块708和定位校准模块710，其中：

坐标系构建模块702，用于在待校准的工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。

其中，工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，结构光扫描仪可为单目结构光扫描仪，也可为双目结构光扫描仪。

在一个实施例中，在工件抓取系统中，机械臂和结构光扫描仪分别固定在工件摆放平面的周围，结构光扫描仪固定在工件摆放平面上方，与工件摆放平面平行，以提高工件抓取系统的校准效果。

具体地，在工件抓取系统中，可通过预设的标定靶对结构光扫描仪进行标定，以构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。标定靶可为2D平面标定靶。

在一个实施例中，当结构光扫描仪为单目结构光扫描仪时，单目结构光扫描仪中包括相机和结构光发生器，将结构光发生器作为逆向的相机，通过立体视觉摄像机标定方法得到结构光发生器与相机的内部参数、以及结构发生器与相机之间相互位置关系的外部参数，以构建扫描仪坐标系。具体地，将结构光发生器作为逆向的相机，即将结构光发生器作为一个成像原理与相机相反的相机，通过相机采集多个位置下2D平面标定靶的图像，通过结构光发生器在2D平面标定靶上投射的光栅图像，可以确定相机与2D平面标定靶之间的位置关系、以及结构发生器与2D平面标定靶之间的位置关系，进而可以构造得到单目结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系。

位姿测量模块704，用于将标定件依次放置在结构光扫描仪视野的不同位置，并测量标定件在不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿。

其中，标定件包括支撑部和至少两个凸设与支撑部上的定位部，用于辅助工件抓取系统的校准，在校准过程中，标定件以凸面向上的方式位于工件摆放平面(例如位于传动带平面)。

具体地，在获得标定件在机械臂基座坐标系下的位姿后，保持标定件静止，并将机械臂夹爪移至结构光扫描仪的视野外，获取标定物在扫描仪坐标系下的位姿。接着，将标定件移动到结构光扫描仪视野的另一位置处，继续获取标定件分别在机械臂基座坐标系下和扫描仪坐标系下的位姿，如此循环，获得标定件在结构光扫描仪视野不同位置处的位姿信息对。

在一个实施例中，标定件在结构光扫描仪视野的不同位置在结构光扫描仪视野中不共面，以提高工件抓取系统绝对定位精度校准的效果。

在一个实施例中，构建标定件坐标系，并通过机械臂控制设备读取机械臂的基座坐标系与机械臂的末端坐标系之间的位置关系，在获取标定件在机械臂基座坐标系下的位姿时，移动机械臂使得机械臂的末端坐标系与标定件坐标系重合，获取此时机械臂末端坐标系的原点在基座坐标系中的位姿，将该位姿设置为标定件的坐标系零点的位姿，即标定件在机械臂基座坐标系中的位姿，提高了标定件在机械臂基座坐标系中位姿获取的准确度。标定件的坐标系零点为标定件坐标系的原点，机械臂的基座坐标系和末端坐标系为出厂设定好的。

在一个实施例中，以垂直于工件摆放平面向上的方向为标定件坐标系的Z轴，以标定件上左定位部到右定位部的方向为标定件坐标系的X轴，按照右手定则，确定标定坐标系的Y轴，以完成标定坐标系的构建。其中，左定位部为标定件上任一定位部，右定位部为与左定位部位置相对的定位部。

在一个实施例中，移动机械臂使得机械臂的末端坐标系与标定件坐标系重合时，在机械臂末端安装上夹爪，将夹爪的中心点与标定件的坐标系零点粗对准，再张开夹爪，夹爪卡住标定件的定位部，使夹爪的中心点与标定件的坐标系零点重合，从而使得末端坐标系与标定件坐标系重合。其中，夹爪的中心点为末端坐标系的原点。

在一个实施例中，机械臂末端的夹爪为气动夹爪。

在一个实施例中，预先构建标定件的空间三维模型，并将该空间三维模型存储至结构光扫描仪中，在获取标定件在扫描仪坐标系下的位姿时，通过结构光扫描仪获得工件摆放平面上标定件的三维数据，将该三维数据与标定件的空间三维模型进行空间模板配准，获得标定件在扫描仪坐标系下的位姿。

在一个实施例中，标定件在机械臂的基座坐标系下的位姿包括标定件在基座坐标系下的位置和姿态，标定件在扫描仪坐标系下的位姿包括标定件在基座坐标系下的位置和姿态。

位姿关系确定模块706，用于根据标定件在不同位置处的位姿信息对，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系。

具体地，标定件在不同位置处的位姿信息对，即标定件分别位于结构光扫描仪视野中不同面的不同位置处时，在基座坐标系下的位置和姿态、以及在扫描仪坐标系下的位置和姿态。根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系。根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的姿态，计算机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，根据标定件在不同位置处的位姿信息对，可采用最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，采用最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，即机械臂与结构光扫描仪的位置关系。标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系，即机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，旋转平移关系可通过旋转平移矩阵表示。

在一个实施例中，在计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系时，由于夹爪的中心点与标定件的坐标系零点对准可能存在误差，从所有位姿信息对中随机选取预设数量个位姿信息对。在选取的每个位姿信息对中，通过最小二乘法计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系，并通过该旋转平移关系，将标定件在基座坐标系下的位置变换至扫描仪坐标系下，获得扫描仪坐标系下的变换位置，计算标定件在扫描仪坐标系下的变换位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的欧式距离。预设次数次随机抽取预设数量个位姿信息对，计算得到多组欧式距离，对这些欧式距离进行归一化计算，转换得到标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系的计算公式为：

其中，D_i为第i组欧式距离，n为随机抽取预设数量个位姿信息对的次数，T_i-t为第i次随机抽取的位姿信息对中标定件在基座坐标系中的位置，T为标定件在基座坐标系下位置与标定件在扫描仪坐标系下位置之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，在计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系时，在标定件的位姿信息对中随机选取一个位姿信息对。在该随机选取的位姿信息对中，计算标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。

在一个实施例中，标定件在基座坐标系下姿态与标定件在扫描仪坐标系下姿态之间的旋转平移关系的计算公式为：

R＝R_j-r ^-1*R_j-s，其中，R_j-r、R_j-s分别是在随机选取的第j个位姿信息对中标定件在基座坐标系、扫描坐标系下的姿态，R为标定件在基座坐标系下的姿态与标定件在扫描仪坐标系下的姿态之间的旋转平移关系。

角分量关系确定模块708，用于测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的姿态角确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系。

具体地，由于机械臂基座坐标系三轴轴向与笛卡尔直角坐标系的空间轴向可能存在夹角，在实际校准过程中直接使用机械臂与结构光扫描仪之间的位姿关系进行转换可能会得到偏差较大的角度值。因此，可通过确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，来提高绝对定位精度校准的可靠性。其中，姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量这三个角度分量，姿态角可表示为(yaw_i,pitch_i,row_i)，yaw_i为偏航角分量、pitch_i为俯仰角分量、row_i为翻滚角分量。

在一个实施例中，在测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角时，将机械臂末端平行于工件摆放平面放置，转动机械臂第6轴并保持剩余轴不动，将机械臂末端绕其中心点旋转预设的总角度，每隔预设的角度间隔记录一次机械臂末端的姿态角，得到多组姿态角。

在一个实施例中，在确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系时，从角度分量中选取固定角度分量，在测量到的每组姿态角中，将固定角度分量与剩余的每个角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，得到固定角度分量与剩余的每个角度分量的3阶傅里叶级数参数，进而得到固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的3阶傅里叶级数表达式，即固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的转换关系。其中，固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

定位校准模块710，用于根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

具体地，将待抓取工件放置在工件摆放平面上，并预先构建待抓取工件的空间三维模型，将该空间三维模型存储至结构光扫描仪中。通过结构光扫描仪获得工件摆放平面上待抓取工件的三维数据，将该三维数据与待抓取工件的空间三维模型进行空间模板配准，获得待抓取工件在扫描仪坐标系下的位姿。根据机械臂和结构光扫描仪的位姿关系、以及待抓取工件在扫描仪坐标系下的位姿，可计算得到机械臂在绝对坐标系下的目标位姿。

在一个实施例中，机械臂在绝对坐标系下目标位姿的计算公式为：

T_w＝T+T_i，R_w＝R*R_i。其中，T_i、R_i分别为待抓取工件在扫描仪坐标系下的位置和姿态，T_w、R_w分别为机械臂在绝对坐标系下的目标位置和目标姿态。

具体地，在得到机械臂在绝对坐标系下的目标位姿后，将机械臂在绝对坐标系下的目标姿态在三个角度分量的方向上进行分解，保持分解后目标姿态角的固定角度分量不变，根据固定角度分量与剩余的每个角度分量之间的3阶傅里叶级数表达式，求解得到目标姿态中剩余的角度分量，得到目标姿态的所有角度分量。将机械臂按照目标姿态中的角度分量和目标位置进行移动，进行工件抓取，从而提高了对工件抓取系统进行绝对定位精度校准的效果。

上述工件抓取系统的校准装置中，根据标定件分别在扫描仪坐标系、机械臂基座坐标系中的位姿，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系，并确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，在每次校准过程中，根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准，从而无需依赖于第三方校准工具或设备，降低了工件抓取系统绝对定位精度的校准成本，且提高了绝对定位精度校准的便捷度、可靠度和校准效果。

关于工件抓取系统的校准装置的具体限定可以参见上文中对于工件抓取系统的校准方法的限定，在此不再赘述。上述工件抓取系统的校准装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储机械臂与结构光扫描仪的位姿关系和机械臂末端各姿态角之间的转换关系等数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种工件抓取系统的校准方法。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

在待校准的工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在结构光扫描仪视野的不同位置，并测量标定件在不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿；

根据标定件在不同位置处的位姿信息对，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系；

测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的姿态角确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

将机械臂末端坐标系的原点与标定件的坐标系零点对准重合，将对准重合后末端坐标系原点在基座坐标系的位姿设置为标定件在基座坐标系下的位姿；

将标定件与扫描仪坐标系下预设的标定件模型进行空间模板配准，获得标定件在扫描仪坐标系下的位姿。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

将机械臂末端上夹爪的中心点与标定件的坐标系零点粗对准；

张开夹爪，以使夹爪的中心点与标定件的坐标系零点重合，夹爪的中心点为末端坐标系的原点。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系；

根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的姿态，计算机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

随机选取预设数量个位姿信息对，在选取的每个位姿信息对中，计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系；

在选取的每个位姿信息对中，根据旋转平移关系对标定件在基座坐标系下的位置进行变换，获得标定件在扫描仪坐标系下相应的变换位置；

在选取的每个位姿信息对中，根据标定件在扫描仪坐标系下的变换位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

将测量到的每个姿态角中预设的固定角度分量与剩余的角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，获得机械臂末端姿态角中固定角度分量与剩余的角度分量之间的3阶傅里叶级数参数，姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量，固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在待校准的工件抓取系统中，构建结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在结构光扫描仪视野的不同位置，并测量标定件在不同位置处的位姿信息对，位姿信息对包括标定件分别在机械臂的基座坐标系和扫描仪坐标系下的位姿；

根据标定件在不同位置处的位姿信息对，确定机械臂与结构光扫描仪的位姿关系；

测量机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的姿态角确定机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据机械臂与结构光扫描仪的位姿关系、以及角度分量之间的转换关系，对工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

将机械臂末端坐标系的原点与标定件的坐标系零点对准重合，将对准重合后末端坐标系原点在基座坐标系的位姿设置为标定件在基座坐标系下的位姿；

将标定件与扫描仪坐标系下预设的标定件模型进行空间模板配准，获得标定件在扫描仪坐标系下的位姿。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

将机械臂末端上夹爪的中心点与标定件的坐标系零点粗对准；

张开夹爪，以使夹爪的中心点与标定件的坐标系零点重合，夹爪的中心点为末端坐标系的原点。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系；

根据位姿信息对中标定件分别在基座坐标系和扫描仪坐标系下的姿态，计算机械臂与结构光扫描仪的姿态关系。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

随机选取预设数量个位姿信息对，在选取的每个位姿信息对中，计算标定件在基座坐标系下的位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系；

在选取的每个位姿信息对中，根据旋转平移关系对标定件在基座坐标系下的位置进行变换，获得标定件在扫描仪坐标系下相应的变换位置；

在选取的每个位姿信息对中，根据标定件在扫描仪坐标系下的变换位置与标定件在扫描仪坐标系下的位置，计算机械臂与结构光扫描仪的位置关系。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

将测量到的每个姿态角中预设的固定角度分量与剩余的角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，获得机械臂末端姿态角中固定角度分量与剩余的角度分量之间的3阶傅里叶级数参数，姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量，固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种工件抓取系统的校准方法，所述工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，其特征在于，所述方法包括：

在待校准的所述工件抓取系统中，构建所述结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；

测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；

根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准；其中

确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系的步骤，包括：

根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位置，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系；

根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的姿态，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的姿态关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对的步骤，包括：

将所述机械臂末端坐标系的原点与所述标定件的坐标系零点对准重合，将对准重合后所述机械臂末端坐标系的原点在所述基座坐标系的位姿设置为所述标定件在所述基座坐标系下的位姿；

将所述标定件与所述扫描仪坐标系下预设的标定件模型进行空间模板配准，获得所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位姿。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述机械臂末端坐标系的原点与所述标定件的坐标系零点对准重合的步骤，包括：

将所述机械臂末端上夹爪的中心点与所述标定件的坐标系零点粗对准；

张开所述夹爪，以使所述夹爪的中心点与所述标定件的坐标系零点重合，所述夹爪的中心点为所述机械臂末端坐标系的原点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系的步骤，包括：

随机选取预设数量个所述位姿信息对，在所述选取的每个位姿信息对中，计算所述标定件在所述基座坐标系下的位置与所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位置之间的旋转平移关系；

在所述选取的每个位姿信息对中，根据所述旋转平移关系对所述标定件在所述基座坐标系下的位置进行变换，获得所述标定件在所述扫描仪坐标系下相应的变换位置；

在所述选取的每个位姿信息对中，根据所述标定件在所述扫描仪坐标系下的变换位置与所述标定件在所述扫描仪坐标系下的位置，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系的步骤，包括：

将测量到的每个所述姿态角中预设的固定角度分量与剩余的所述角度分量进行3阶傅里叶级数拟合，获得所述机械臂末端姿态角中所述固定角度分量与剩余的所述角度分量之间的3阶傅里叶级数参数，所述姿态角包括偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量，所述固定角度分量为偏航角分量、俯仰角分量和翻滚角分量中的任意一种。

6.一种用于工件抓取系统校准的标定件，其特征在于，所述标定件包括支撑部和至少两个凸设于所述支撑部上的定位部，所有定位部围成标定区，校准状态下，机械臂末端的夹爪在所述标定区内与所述定位部相抵定位；所述标定件用于辅助所述工件抓取系统的校准，以实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

7.一种工件抓取系统的校准装置，所述工件抓取系统包括机械臂和结构光扫描仪，其特征在于，所述装置包括：

坐标系构建模块，用于在待校准的所述工件抓取系统中，构建所述结构光扫描仪对应的扫描仪坐标系；

位姿测量模块，用于将标定件放置在所述结构光扫描仪视野的不同位置，并测量所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，所述位姿信息对包括所述标定件分别在所述机械臂的基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位姿；

位姿关系确定模块，用于根据所述标定件在所述不同位置处的位姿信息对，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系；其中，确定所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系的步骤，包括：根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的位置，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的位置关系；根据所述位姿信息对中所述标定件分别在所述基座坐标系和所述扫描仪坐标系下的姿态，计算所述机械臂与所述结构光扫描仪的姿态关系；

角分量关系确定模块，用于测量所述机械臂的预设轴旋转不同角度时所述机械臂末端的姿态角，根据测量的所述姿态角确定所述机械臂末端姿态角中各角度分量之间的转换关系；以及

定位校准模块，用于根据所述机械臂与所述结构光扫描仪的位姿关系、以及所述角度分量之间的转换关系，对所述工件抓取系统进行绝对定位精度校准。

8.一种工件抓取系统的校准设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

Images