CN110842917A - 串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质，通过图像传感器检测光线通过标定坐标点以此作为约束，取得串并联机械不同姿态下于标定板平面的图像，并由处理器建立参数模型取得串并联机械的机械参数，使得其控制器能够根据机械参数控制串并联机械的动作，本发明更提供一种电子装置以及一种存储介质，存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现串并联机械的机械参数的标定方法，在保证精度性能指标的情况下，可适用于各种构型中，并且大幅减低其成本。

Description

串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质
技术领域
本发明涉及程序控制机械手与其定位方法，特别涉及串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质。
背景技术
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件或工具的部件，根据被抓持对象的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持对象的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度，故为了抓取空间中任意位置和方位的物体需有六个自由度。自由度是机械手设计的关键参数，因此自由度越多，其机械手的灵活性越大，但其结构也越复杂。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制来完成特定动作，同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
在实际应用中，机械手主要关注重复定位精度和绝对定位精度，即位置设定精度及重复定位精度，并由于机械制造上指零件或刀具等实际位置与标准位置之间的差距，差距越小说明精度越高，即为零件加工精度得以保证的前提，因此机械精工对精度的要求非常高，细微的差别都会造成严重的后果。
而目前大部分技术采用激光跟踪仪基于末端位置和姿态的测量，进一步建立模型而进行参数求解，或采用拉线法标定法使用拉线设备测量末端与某固定点之间的相对距离，通过相对距离约束求解所建立的模型参数，或采用标定块标定法使用标定块或标定孔确定末端坐标系位置间的相对距离，通过相对距离约束进行模型参数求解，然而激光跟踪仪在某些特定构型下安装不便时无法测量到数据，而拉线法的精度又过于依赖于拉线设备，因此为改善上述现有技术，本方法则依据激光器或相机等具有直线性物理特性，通过图像传感器检测光线通过标定坐标点以此作为约束，在保证精度性能指标的情况下，方便在各种构型中使用，并且大幅减低其成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能让串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质，针对上述现有技术，本方法依据激光器或相机等具有直线性物理特性，通过图像传感器检测光线通过标定坐标点以此作为约束，在保证精度性能指标的情况下，方便在各种构型中使用，且其硬件价格低廉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种串并联机械的机械参数的标定方法，包括：
通过图像传感器检测光线通过标定板，取其中一标定点作为原点，并以所述标定板平面作为XY平面；
根据所述图像传感器取得串并联机械不同姿态下于所述标定板平面的图像，通过多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，并取得所述串并联机械的多个位置；
处理器通过所述串并联机械的多个位置建立参数模型；
根据所述参数模型取得所述串并联机械的机械参数；
以及控制器根据所述机械参数控制所述串并联机械的动作。
在本发明所述的方法中，所述图像传感器为激光器或相机。
在本发明所述的方法中，所述参数模型为D-H矩阵机械参数模型。
在本发明所述的方法中，所述机械参数为控制所述串并联机械相对应的动作参数。
在本发明所述的方法中，所述以标定板平面作为XY平面的步骤中，更进一步包括:
垂直于所述XY平面的方向作为Z方向。
本发明还涉及一种串并联机械的机械参数的标定方法，包括：
本发明还涉及一种电子装置，包括：
处理器、通信接口、存储器、显示器和通信总线，其中，处理器、通信接口、显示器、存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上所述的方法的方法步骤。
本发明还涉及一种存储介质，所述储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的方法步骤。
实施本发明的串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质，具有以下有益效果：通过图像传感器检测光线通过标定板之其中一标定点作为原点，而将所述标定板平面作为XY平面，再进一步取得串并联机械不同姿态下于所述标定板平面的图像，并且通过多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，而得到所述串并联机械的多个位置，再藉由处理器通过建立参数模型，并由控制器依据所述机械参数进一步控制所述串并联机械的动作，本发明依据激光器或相机等具有直线性物理特性，通过图像传感器检测光线通过标定坐标点以此作为约束，在保证精度性能指标的情况下，方便在各种构型中使用，并且大幅减低其成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明串并联机械的机械参数的标定方法一个实施例中方法的流程图；
图2为本发明串并联机械的机械参数的标定方法另一个实施例中方法的流程图；
图3为本发明基于计算机接口的电子装置的方块图；
图4为本发明存储介质示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本发明串并联机械的机械参数的标定方法及装置实施例中，其串并联机械的机械参数的标定方法的流程图如图1所示。图1中，该串并联机械的机械参数的标定方法包括如下步骤：
步骤S1通过图像传感器检测光线通过标定板，取其中一标定点作为原点，并以所述标定板平面作为XY平面；
本实施例中，以具有精确位置关系的平面量具作为基准，例如相机校正中使用的光刻标定板，即通过其图像传感器检测光线通过标定板，以其中一个标定点作为原点，以标定板平面作为XY平面。
所述步骤S1以标定板平面作为XY平面的步骤中，更进一步包括:
步骤S11垂直于所述XY平面的方向作为Z方向；
本实施例中，以标定板平面作为XY平面，而其中垂直于XY平面的方向将作为Z方向。
步骤S3根据所述图像传感器取得串并联机械不同姿态下于所述标定板平面的图像，通过多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，并取得所述串并联机械的多个位置；
具体而言，使用相机拍摄串并联机械不同姿态下的标定板图像，通过多个标定点进一步计算相机相投影中心对于步骤S1中所描述的坐标系下的空间六个自由度位姿。
本步骤中，其通过取得串并联机械不同姿态下的标定板图像，再依据多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，并取得所述串并联机械的多个位置。
步骤S5处理器通过所述串并联机械的多个位置建立参数模型；
其中，参数模型为D-H矩阵机械参数模型。
具体而言，处理器通过所述串并联机械的多个位置建立D-H矩阵机械参数模型，即T=T1⋅T2⋅T3…Tz，其中T是末端姿态的变换矩阵，而P1表示机械在姿态1下相机投影中心在坐标系下的空间位姿，故P1 e = T1 * P0，其中P0是所有轴在零点下的相机姿态。
步骤S7根据所述参数模型取得所述串并联机械的机械参数；
以及具体而言，可以通过如下方式实现:
ΔP=∂p/(∂x1 )⋅Δx1+∂p/(∂x2 )⋅Δx2+⋯+∂p/(∂xm )⋅Δxm = Pm–Pe
ΔP是相机测量姿态Pm与计算姿态Pe之差，x1,x2,…,xn是D-H矩阵机械参数模型的变量参数，不同姿态下测量的相机姿态则为P1 m,P2 m,… ,Pm m，故可依据所述参数模型取得所述串并联机械的机械参数，进一步求出x1,x2,…,xn的变量参数。
步骤S9控制器根据所述机械参数控制所述串并联机械的动作。
具体而言，控制器依据上述所取得的机械参数来进行控制串并联机械的动作，如取得一芯片置放至第一机板上等一连串的动作。
从上述关于方法的描述内容可以看出本发明与现有技术相比，使用了容易获取并且精度相对高的激光和相机作为测量手段，因此在保证精度性能指标的情况下，方便在各种构型中使用，并且大幅减低其成本，以及配合D-H矩阵机械参数模型进行计算，故而其标定方案容易实施，可自动完成测量过程。
在本发明串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质实施例中，其采用基于计算机接口的电子装置图如图3所示。图中，本发明采用串并联机械的机械参数的标定方法的电子装置4包括处理器41、通信接口42、存储器43和通信总线44。
透过处理器41读取存储器43所存放的计算机程序P，以执行上述串并联机械的机械参数的标定方法，执行参照上述描述的根据本公开实施例的串并联机械的机械参数的标定方法，而让处理器41实现上述的步骤S1至步骤S9。
本发明又一实施例提供的存储介质900，如图4所示，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项基于RS530接口的H-MVIP总线同步传输方法的步骤。其中，存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、静态随机访问存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统（包括分子存储器IC），或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。在本公开的一个实施例中，存储介质900其上存储有非暂时性计算机可读指令901。当非暂时性计算机可读指令901由处理器运行时，执行参照上述描述的根据本公开实施例的串并联机械的机械参数的标定方法。
本发明的串并联机械的机械参数的标定方法、电子装置及存储介质通过激光器或相机等具有直线性物理特性，通过图像传感器检测光线通过标定坐标点以此作为约束，再进一步取得串并联机械不同姿态下于所述标定板平面的图像，并且通过多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，再藉由处理器通过建立参数模型，并由控制器依据所述机械参数进一步控制所述串并联机械的动作，因此可在保证精度性能指标的情况下，方便在各种构型中使用，并且大幅减低其成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。

Claims (7)

1.一种串并联机械的机械参数的标定方法，其特征在于，包括：
通过图像传感器检测光线通过标定板，取其中一标定点作为原点，并以所述标定板平面作为XY平面；
根据所述图像传感器取得串并联机械不同姿态下于所述标定板平面的图像，通过多个所述标定点计算所述图像传感器坐标的空间自由度位置，并取得所述串并联机械的多个位置；
处理器通过所述串并联机械的多个位置建立参数模型；
根据所述参数模型取得所述串并联机械的机械参数；
以及控制器根据所述机械参数控制所述串并联机械的动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像传感器为激光器或相机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数模型为D-H矩阵机械参数模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械参数为控制所述串并联机械相对应的动作参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以标定板平面作为XY平面的步骤中，更进一步包括:
垂直于所述XY平面的方向作为Z方向。
6.一种电子装置，其特征在于，包括处理器、通信接口、内存、显示器和通信总线，其中，处理器、通信接口、显示器、内存通过通信总线完成相互间的通信；
所述内存，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行内存上所存放的程序时，实现权利要求1所述的方法步骤。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的方法步骤。
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