CN109814434A - 控制程序的校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种控制程序的校准方法及装置，其中，该方法包括：获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。采用上述技术方案，通过三维扫描技术获取真实机械机构和真实工件的点数据，精确快捷，避免了相关技术中需要移动真实机械机构去获取工件的位置数据，解决了相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题。

Description

控制程序的校准方法及装置

技术领域

本申请涉及机械领域，具体而言，涉及一种控制程序的校准方法及装置。

背景技术

在相关技术中，包含机器人和机床在内的一些机械机构是人类发明的重要工具，可以帮助人类在包含制造业在内的各个行业完成各项负责的工作，其完成工作的重要方式就是通过改变机械部件之间的相对位置关系来达到特定的姿态，就像人完成工作的时候，需要依靠胳膊和手达成各种姿态一样。

让机械机构达成特定的姿态称之为编程，对姿态的描述称之为程序。程序越复杂，其工作也就越负责，随着人类让机械机构完成的工作越来越负责，其程序也越来越复杂。

最原始的编程方式是示教，意即把机械机构摆放到相应的姿态。

随着程序越来越复杂，示教的编程方式越来越难以完成工作。随着计算机技术的发展，运行在计算机上的各种编程工具软件应运而生。配合机床使用的编程工具是CAM(Computer Aided Manufacturing)软件，配合机器人使用的编程工具是离线编程软件。

在编程工具软件应用过程当中，有一个普遍的问题是，如何让计算机软件中的机构情况与实际当中的机械机构的情况保持一致。只有在两者保持一致的前提下，计算机上的编程工具软件编制出来的程序才能正确的运行在机械机构上。比如说，软件里面认为机械机构的位置在比较靠东方的位置，而实际真正的机械机构的位置在比较靠西方的位置，那么软件编制出来的程序，只适用于机械机构的位置在东方的时候的情况，而不适用于实际情况中机械机构在靠西方的位置。让两者保持一致的操作，称之为校准。

相关技术中的校准方法有：在被校准的物体上获取三个点，同时在软件中的对应物体获取同样的三个点的数据，对比两次数据的偏差，移动软件中对应物体的位置，达到校准的目的。而获取三个点的方法是依靠移动机构到某个点，读取这个点的信息，这个过程效率低而且不可靠。比如，图1是根据相关技术中校准机器人的示意图，如图1所示，在机器人校准的时候，需要在机器人末端加装一个尖点，可以是工具中心点(Tool CenterPosition，简称为TCP)，然后在被校准的物体上添加一个尖点，手动控制机器人，让两个尖点相互触碰，才能精确测量出该点的数据。

针对相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题，目前还没有有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种控制程序的校准方法及装置，以至少解决相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题。

根据本申请的一个实施例，提供了一种控制程序的校准方法，包括：获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

可选地，通过三维扫描技术获取所述真实机械机构和所述真实工件的点数据，包括：针对不同的真实工件，在实施所述三维扫描技术的视觉系统中，将所述真实机械机构放置于固定位置；在所述固定位置，通过三维扫描技术获取点数据。

可选地，所述第一点数据和所述第二点数据显示为坐标形式。

可选地，依据所述第一点数据校准所述第二点数据，包括以下之一：将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

可选地，基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据。

根据本申请文件的另一个实施例，还提供了一种控制程序的校准装置，包括：获取模块，用于获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；校准模块，用于在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

可选地，所述校准模块还用于将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；或者，还用于将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

可选地，所述获取模块还用于基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本申请，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。采用上述技术方案，通过三维扫描技术获取真实机械机构和真实工件的点数据，精确快捷，避免了相关技术中需要移动真实机械机构去获取工件的位置数据，解决了相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术中校准机器人的示意图；

图2是根据本申请实施例的一种控制程序的校准方法的流程图；

图3是根据本申请的校准方法流程图；

图4是根据本申请文件的机器人末端的法兰坐标系示意图；

图5是根据本申请文件的软件程序生成虚拟机器人和虚拟工件的示意图；

图6是根据本申请文件的依据真实机器人和真实工件校准软件程序的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请文件的技术方案可以应用于机械机构的程序校准中，机械机构指的是包含但不限于机器人，机床在内的可以完成特定动作的机器。

可以用于计算机终端等设备上。

实施例一

在本实施例中提供了一种运行于校准程序运行的设备中的控制程序的校准方法，图2是根据本申请实施例的一种控制程序的校准方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

步骤S204，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

在上述程序中，可以理解为在程序呈现的三维画面中。

通过上述步骤，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。采用上述技术方案，通过三维扫描技术获取真实机械机构和真实工件的点数据，精确快捷，避免了相关技术中需要移动真实机械机构去获取工件的位置数据，解决了相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题。

可选地，通过三维扫描技术获取所述真实机械机构和所述真实工件的点数据，包括：针对不同的真实工件，在实施所述三维扫描技术的视觉系统中，将所述真实机械机构放置于固定位置；在所述固定位置，通过三维扫描技术获取点数据。本实施例中描述的场景中，真实机械机构在流水线上操作多个真实工件时，每个真实工件的坐标位置可能是不同的，因此，需要将不同的工件放置在同样的位置进行三维扫描，以尽可能的降低三维扫描的相机的影响，当然上述位置是相对于三维扫描的相对位置。

可选地，所述第一点数据和所述第二点数据显示为坐标形式。

可选地，依据所述第一点数据校准所述第二点数据，包括以下之一：

将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；

将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

本申请的技术方案主要是针对机械机构操作工件时进行校准，避免机械机构误操作工件。

可选地，基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：

基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；采用法兰坐标系的情景可以如下：工件是固定不动的，需要机械机构的机械臂进行运动，因此为保持相对静止，选择机械机构末端的法兰坐标系进行校准；

基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据，采用底座坐标系的情景如下：工件可以灵活移动，工件与机械机构的底座可以保持相对静止，则可以选择底座坐标系进行校准。

下面结合本申请文件的另一个实施例进行说明。

本申请文件中的通过三维扫描技术来实现校准。三维扫描技术指的是利用三维扫描仪，得到真实世界中的物体上的点数据。

本申请文件中利用三维扫描技术，将真实世界扫描为点数据，编程工具软件导入这些描述真实世界的点数据，自动将软件中的物体校准到真实世界的位置。

图3是根据本申请的校准方法流程图，如图3所示，包括以下校准步骤：

步骤1，三维数据扫描机器人和工件；

步骤2，在程序中标记真实机器人的机器人模型和工件模型；

步骤3，将程序自身的虚拟机器人与机器人模型进行匹配；

步骤4，计算软件中工件模型和扫描数据中工件模型的差异。

下面举另一个例子，一个机器人加装一个气动工具抓取一个水龙头进行打磨，由于水龙头模型和气动工具不准，软件中水龙头相对于机器人末端法兰的位置与真实的情况有所差异，而离线编程软件生活的轨迹点都是基于软件中的水龙头相对于机器人末端法兰的位置生成的，因此需要知道这个差异(一个变换矩阵)，并且告诉机器人进行补偿。

1，编程工具软件生成法兰的离散点数据F2。参考坐标系为软件中的机器人末端法兰坐标系C2，C2如图4所示，图4是根据本申请文件的机器人末端的法兰坐标系示意图。

机器人不加装工具，运动到视觉系统内部的某一固定点P，视觉系统扫描机器人末端法兰得到法兰点数据F1，把F2匹配到F1上，在相机坐标系中把C2作为法兰坐标系C1。P的定义为MOVEABSJ。

2，机器人加装工具，夹持工件，运动到点P，视觉系统扫描出机器人工件点数据M1，参考坐标系为C1。

3，软件生成工件的离散点数据M2。参考坐标系为软件中的机器人末端法兰坐标系C2，如图5所示，图5是根据本申请文件的软件程序生成虚拟机器人和虚拟工件的示意图。

4，视觉系统将M2导入，并将M2匹配到M1上，匹配过程中M1和C1的相对关系不变，匹配完成之后，计算出C1和C2两者的差异，如图6所示，图6是根据本申请文件的依据真实机器人和真实工件校准软件程序的示意图。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

实施例二

在本实施例中还提供了一种控制程序的校准装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

根据本申请文件的一个实施例，提供了一种控制程序的校准装置，包括：

获取模块，用于获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

校准模块，用于在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

采用上述装置，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。通过三维扫描技术获取真实机械机构和真实工件的点数据，精确快捷，避免了相关技术中需要移动真实机械机构去获取工件的位置数据，解决了相关技术中校准程序的机构与实际机械机构的过程中操作难度较高的问题。

可选地，所述校准模块还用于将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；

或者，还用于将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

可选地，所述获取模块还用于基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：

基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；

基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例三

本申请的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

S1，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

S2，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输装置以及输入输出设备，其中，该传输装置和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

S2，在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制程序的校准方法，其特征在于，包括：

获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过三维扫描技术获取所述真实机械机构和所述真实工件的点数据，包括：

针对不同的真实工件，在实施所述三维扫描技术的视觉系统中，将所述真实机械机构放置于固定位置；

在所述固定位置，通过三维扫描技术获取点数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一点数据和所述第二点数据显示为坐标形式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第一点数据校准所述第二点数据，包括以下之一：

将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；

将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：

基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；

基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据。

6.一种控制程序的校准装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一点数据和第二点数据，其中，所述第一点数据为通过三维扫描技术获取的真实世界中真实机械机构和真实工件的点数据，所述第二点数据为程序中的虚拟机械机构和虚拟工件模型转化的点数据，所述程序用于控制所述真实机械机构和所述真实工件的移动；

校准模块，用于在所述程序中，依据所述第一点数据校准所述第二点数据。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准模块还用于将所述真实机械机构和所述虚拟机械机构位置重合，计算所述真实工件和所述虚拟工件模型之间的第一坐标差异，依据所述第一坐标差异进行程序校准；

或者，还用于将所述真实工件和所述虚拟工件模型位置重合，计算所述真实机械机构和所述虚拟机械机构之间的第二坐标差异，依据所述第二坐标差异进行程序校准。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于基于以下坐标系之一获取所述第一点数据和所述第二点数据：

基于所述真实机械机构末端的法兰坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构末端的法兰坐标系获取所述第二点数据；

基于所述真实机械机构的底座坐标系获取所述第一点数据，基于所述虚拟机械机构的底座坐标系获取所述第二点数据。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。