CN110962127A - 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法 - Google Patents

一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110962127A
CN110962127A CN201911261976.3A CN201911261976A CN110962127A CN 110962127 A CN110962127 A CN 110962127A CN 201911261976 A CN201911261976 A CN 201911261976A CN 110962127 A CN110962127 A CN 110962127A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinate system
target
mechanical arm
calibration
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911261976.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110962127B (zh
Inventor
汪俊
刘元朋
周军
徐旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201911261976.3A priority Critical patent/CN110962127B/zh
Publication of CN110962127A publication Critical patent/CN110962127A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110962127B publication Critical patent/CN110962127B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692Calibration of manipulator

Abstract

本发明公开了一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及标定方法,用于工业机器人末端位姿的快速标定。所述辅助标定装置包括法兰盘、连接杆、标定正多面体。标定方法包括:将和所述标定正多面体各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上,通过操作机械臂在任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度,获取至少三个标靶在机械臂载体坐标系下以及相机坐标系下的平移量和转动量参数以及所述装置安装尺寸信息;利用所述获取的位置信息及安装尺寸参数,计算得到当前该机械臂末端在相机坐标系下的包括位置坐标和姿态的位姿信息。通过本发明的方法能够快速准确的对工业机械臂进行标定,更易集成到工业环境中、可实时的完成标定过程。

Description

一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域,具体而言,涉及一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及标定方法。
背景技术
工业机器人成为工业4.0阶段,传统制造业迈向智能制造的“神助手”。近些年来,为满足实际加工场景下的产品需求,基于视觉引导定位的工业机器人越来越多的被应用到实际的机械加工中去。相较于传统的加工方法,使用视觉引导定位的工业机器人的加工生产,为产品生产线带来了更加便利、高效的加工环境,大大的提高了产品的加工效率。
视觉定位引导工业机器人进行高精密的加工生产,首要前提是要将机器人末端和视觉引导定位设备进行标定,得到机器人末端工具坐标系和视觉引导定位设备之间的姿态转换矩阵,以完成视觉设备对机械臂的引导定位。传统的机械臂末端位姿标定方法是控制视觉设备保持不动,驱动机械臂移动若干位置,采集这些位置的空间坐标信息,进而对机械臂末端进行标定,由于实际工程环境中基于视觉的引导定位需要实时的跟踪机械臂并对其进行引导定位,考虑到视觉设备的可视范围,因此需要保证视觉设备处于活动状态,由于传统的标定方法具有对机械臂操作要求较高,难度较大,受人为因素影响较大且标定一次花费时间较长等特性,因此并不具有普适性。所以,针对实际工程环境需求,目前迫切的需要一种机械臂末端位姿辅助标定装置以及方法。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种机械臂末端位姿辅助标定装置及方法,用于工业机器人末端位姿的快速标定。对辅助标定装置的形状结构以及机械臂末端位姿标定方法进行了设计,使得机器人末端可快速的进行标定,得到视觉设备与机械臂末端之间的姿态变换矩阵。通过本发明的方法能够快速准确的对工业机械臂进行标定,不需要借助传统的标定工具,更易集成到工业环境中、可实时的完成标定过程,改善工程质量,同时利用该辅助标定装置可以实现对机械臂末端的实时跟踪,为工业机器人智能化制造提供可靠的技术支持。
为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:
本实施例的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:包括法兰盘、标定正多面体以及连接杆,法兰盘一侧盘面的盘心与工业机械臂末端执行器固定连接,标定正多面体的数量有多个,标定正多面体通过连接杆固定在法兰盘的周面外侧,标定正多面体与连接杆连接的一面除外,其余面每个面均贴附有标靶纸,每个标靶纸的编码都不相同,标靶纸位于工业机械臂末端标定视觉设备的可视范围内。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
上述的标靶纸的长宽与标定正多面体相应面的长宽相适应,标靶纸正好覆盖标定正多面体的一个面。
上述的法兰盘的周面上等弧度固定有数量与标定正多面体相同的固定块,连接杆两端分别通过紧固螺栓与固定块以及标定正多面体的一个面固定连接,标定正多面体等弧度布设在法兰盘的周面外侧。
标定正多面体有八个,标定正多面体为空心正方体,相应的标靶纸的数量为四十个,标靶纸为正方形纸。
上述的工业机械臂末端标定视觉设备为相机。
机械臂末端位姿标定方法,包括以下步骤:
步骤一、标靶放置步骤:将和标定正多面体各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上,保证标靶纸平面整齐、无破损,法兰盘一侧盘面的盘心固定在工业机械臂末端执行器的末端,用于工业机械臂末端标定的相机能拍到标靶纸;
步骤二、参数获取步骤:限定至少三个标靶纸上中心点为标靶,选定三个标靶,获取其在相机坐标系下的位置信息,以其中一个选定标靶为原点建立初始标靶坐标系,通过操作工业机械臂在始标靶坐标系中任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度,获取这三个选定标靶在机械臂末端工具坐标系下和相机坐标系下的平移量和转动量参数以及法兰盘厚度信息;
步骤三、机械臂末端位姿标定步骤:利用所述获取的位置信息及安装尺寸参数,计算得到当前机械臂末端在相机坐标系下的包括位置坐标和姿态的位姿信息。
步骤二中,参数获取步骤的具体方法如下:利用相机获取三个标靶的空间坐标信息,以第一标靶为原点,即为点P,X轴正向为该第一标靶和第二标靶所形成向量的方向向量,Y轴正向为X轴与第三标靶所形成的方向向量的外积,Z轴正向为X轴与Y轴的外积,根据标靶在相机坐标系下的位置信息,计算出初始标靶坐标系与相机坐标系之间的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000021
将标靶中心点空间坐标投影到相机坐标系
Figure RE-GDA0002388652150000022
建立第二标靶坐标系:驱动机械臂向工具坐标系X轴正方向移动一段距离,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA0002388652150000023
进而计算出第二标靶坐标系X轴的方向向量,驱动机械臂向工具坐标系Y轴正方向移动,点 P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA0002388652150000031
进而计算出第二标靶坐标系Y轴的方向向量,利用第二标靶坐标系X、Y轴的方向向量,确定第二标靶坐标系Z轴的方向向量,然后计算出第二标靶坐标系相对于相机坐标系的旋转矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000032
选择空间中任意一点Pi作为所述第二标靶坐标系的原点,按照计算得到的坐标轴朝向建立第二标靶坐标系,平移向量为
Figure RE-GDA0002388652150000033
进一步的,通过点P在第二标靶坐标系、相机坐标系内的位置信息,得到第二标靶坐标系相对于相机坐标系的转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000034
以及第二标靶坐标系相对于初始靶标坐标系的转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000035
Figure RE-GDA0002388652150000036
投影到第二标靶坐标系,
Figure RE-GDA0002388652150000037
驱动机械臂绕工具坐标系Z轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA0002388652150000038
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第一重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000039
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-GDA00023886521500000310
投影到第二标靶坐标系,得到
Figure RE-GDA00023886521500000311
驱动机械臂绕工具坐标系Y轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA00023886521500000312
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第二重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000313
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-GDA00023886521500000314
投影到第二标靶坐标系
Figure RE-GDA00023886521500000315
步骤三中,机械臂末端位姿标定步骤具体方法如下:计算
Figure RE-GDA00023886521500000316
以及
Figure RE-GDA00023886521500000317
Figure RE-GDA00023886521500000318
之间的相对位姿,利用驱动机械臂绕工具坐标系Z轴旋转以及绕工具坐标系Y轴旋转所分别产生的转换矩阵约束,得到法兰盘盘心坐标系相对于第二标靶坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000319
进一步的,得到初始靶标坐标系相对于法兰盘盘心坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000320
利用法兰盘的厚度信息,得到法兰盘盘心坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000321
因此,相机坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000322
完成机械臂末端位姿的标定。
本发明的用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法,将和所述标定正多面体各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上,通过操作机械臂在任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度,获取至少三个标靶在机械臂末端工具坐标系下和相机坐标系下的平移量和转动量参数以及所述装置安装尺寸信息;确定所述标靶标记点所构成的坐标系(初始标靶坐标系)相对于相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000041
以及所述初始标靶坐标系相对于所述辅助标定装置法兰盘中心坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000042
根据安装尺寸参数,确定法兰盘中心坐标系相对于机械臂末端工具坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000043
依据姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000044
Figure RE-GDA0002388652150000045
从而得到机械臂末端相对于相机坐标系的姿态转换矩阵,完成标定过程。
本发明的一种机械臂末端位姿标定方法具有以下优点:
(1)相较于传统的机械臂末端位姿标定方法,本发明的机械臂末端位姿标定方法标定效率高,可以在短时间内快速对机械臂末端进行标定,自动化水平程度高。
(2)标定步骤简单,无需专业的技术人员来操作机器,操作难度低。
(3)成本低,无需过多高精密的测量仪器。
附图说明
图1是本发明实施例的机械臂末端位姿辅助标定装置立体结构分解示意图。
图2是本发明实施例的机械臂末端位姿辅助标定装置立体结构示意图。
图3是本发明实施例的机械臂末端位姿标定方法流程示意图。
图4是本发明实施例的机械臂末端位姿辅助标定装置安装示意图。
附图标记为:法兰盘1、标定正多面体2、连接杆3、紧固螺栓4、固定块5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本实施例的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:包括法兰盘1、标定正多面体2以及连接杆3,法兰盘1一侧盘面的盘心与工业机械臂末端执行器固定连接,标定正多面体2的数量有多个,标定正多面体2通过连接杆3固定在法兰盘1的周面外侧,标定正多面体2与连接杆3连接的一面除外,其余面每个面均贴附有标靶纸,每个标靶纸的编码都不相同,标靶纸位于工业机械臂末端标定视觉设备的可视范围内。
标靶纸的长宽与标定正多面体2相应面的长宽相适应,标靶纸正好覆盖标定正多面体2 的一个面。
法兰盘1的周面上等弧度固定有数量与标定正多面体2相同的固定块5,连接杆3两端分别通过紧固螺栓4与固定块5以及标定正多面体2的一个面固定连接,标定正多面体2等弧度布设在法兰盘1的周面外侧。
标定正多面体2有八个,标定正多面体2为空心正方体,相应的标靶纸的数量为四十个,标靶纸为正方形纸。
工业机械臂末端标定视觉设备为相机。
机械臂末端位姿标定方法,包括以下步骤:
步骤一、标靶放置步骤:将和标定正多面体2各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上,保证标靶纸平面整齐、无破损,法兰盘1一侧盘面的盘心固定在工业机械臂末端执行器的末端,用于工业机械臂末端标定的相机能拍到标靶纸;
步骤二、参数获取步骤:限定至少三个标靶纸上中心点为标靶,选定三个标靶,获取其在相机坐标系下的位置信息,以其中一个选定标靶为原点建立初始标靶坐标系,通过操作工业机械臂在始标靶坐标系中任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度,获取这三个选定标靶在机械臂末端工具坐标系下和相机坐标系下的平移量和转动量参数以及法兰盘1厚度信息;
步骤三、机械臂末端位姿标定步骤:利用所述获取的位置信息及安装尺寸参数,计算得到当前机械臂末端在相机坐标系下的包括位置坐标和姿态的位姿信息。
机械臂末端位姿标定步骤中,需要建立以法兰盘盘心为原点,机械臂工具坐标系的三个坐标轴方向为坐标轴方向的法兰盘盘心坐标系。具体的,驱动机械臂往工具坐标系任意两个坐标轴方向移动,通过相机坐标系下的所述标靶中心点的空间坐标得到两个方向上的方向向量,进而计算得到法兰盘盘心坐标系相对于相机坐标系的旋转矩阵。进一步的,建立初始标靶坐标系,得到其与相机坐标系之间的姿态转换矩阵。进一步的,选择一个任意空间点,以该点为坐标系原点,得到第二标靶坐标系。进一步的,驱动机械臂绕工具坐标系任意两个轴旋转,重建初始标靶坐标系以及计算重建后的初始标靶坐标系和相机坐标系之间的姿态转换矩阵,根据姿态转换矩阵,将所有对应的标靶中心点投影到第二标靶坐标系。进一步的,计算两次转动之间的旋转矩阵,根据旋转矩阵的约束关系计算法兰盘盘心坐标系与第二标靶坐标系之间的转换矩阵,得到法兰盘盘心坐标系。利用法兰盘厚度信息,法兰盘盘心坐标系能得到机械臂末端坐标系,进而得到机械臂末端坐标系和相机坐标系的转换关系,完成标定。
具体的方法如下:
参数获取步骤的具体方法如下:利用相机获取三个标靶的空间坐标信息,以第一标靶为原点,即为点P,X轴正向为该第一标靶和第二标靶所形成向量的方向向量,Y轴正向为X轴与第三标靶所形成的方向向量的外积,Z轴正向为X轴与Y轴的外积,根据标靶在相机坐标系下的位置信息,计算出初始标靶坐标系与相机坐标系之间的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000061
将标靶中心点空间坐标投影到相机坐标系
Figure RE-GDA0002388652150000062
建立第二标靶坐标系:驱动机械臂向工具坐标系X轴正方向移动一段距离,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA0002388652150000063
进而计算出第二标靶坐标系X轴的方向向量,驱动机械臂向工具坐标系Y轴正方向移动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA0002388652150000064
进而计算出第二标靶坐标系Y轴的方向向量,利用第二标靶坐标系X、 Y轴的方向向量,确定第二标靶坐标系Z轴的方向向量,然后计算出第二标靶坐标系相对于相机坐标系的旋转矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000065
选择空间中任意一点Pi作为所述第二标靶坐标系的原点,按照计算得到的坐标轴朝向建立第二标靶坐标系,平移向量为
Figure RE-GDA0002388652150000066
进一步的,通过点P在第二标靶坐标系、相机坐标系内的位置信息,得到第二标靶坐标系相对于相机坐标系的转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000067
以及第二标靶坐标系相对于初始靶标坐标系的转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000068
Figure RE-GDA0002388652150000069
投影到第二标靶坐标系,
Figure RE-GDA00023886521500000610
驱动机械臂绕工具坐标系Z轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA00023886521500000611
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第一重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000612
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-GDA00023886521500000613
投影到第二标靶坐标系,得到
Figure RE-GDA00023886521500000614
驱动机械臂绕工具坐标系Y轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-GDA00023886521500000615
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第二重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000616
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-GDA00023886521500000617
投影到第二标靶坐标系
Figure RE-GDA00023886521500000618
机械臂末端位姿标定步骤具体方法如下:计算
Figure RE-GDA00023886521500000619
以及
Figure RE-GDA00023886521500000620
之间的相对位姿,利用驱动机械臂绕工具坐标系Z轴旋转以及绕工具坐标系Y轴旋转所分别产生的转换矩阵约束,得到法兰盘盘心坐标系相对于第二标靶坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000621
进一步的,得到初始靶标坐标系相对于法兰盘盘心坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA00023886521500000622
利用法兰盘的厚度信息,得到法兰盘盘心坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000071
因此,相机坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-GDA0002388652150000072
完成机械臂末端位姿的标定。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:包括法兰盘(1)、标定正多面体(2)以及连接杆(3),所述的法兰盘(1)一侧盘面的盘心与工业机械臂末端执行器固定连接,标定正多面体(2)的数量有多个,标定正多面体(2)通过连接杆(3)固定在法兰盘(1)的周面外侧,所述的标定正多面体(2)与连接杆(3)连接的一面除外,其余面每个面均贴附有标靶纸,每个标靶纸的编码都不相同,所述的标靶纸位于工业机械臂末端标定视觉设备的可视范围内。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:所述的标靶纸的长宽与标定正多面体(2)相应面的长宽相适应,标靶纸正好覆盖标定正多面体(2)的一个面。
3.根据权利要求1所述的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:所述的法兰盘(1)的周面上等弧度固定有数量与标定正多面体(2)相同的固定块(5),所述的连接杆(3)两端分别通过紧固螺栓(4)与固定块(5)以及标定正多面体(2)的一个面固定连接,所述的标定正多面体(2)等弧度布设在法兰盘(1)的周面外侧。
4.根据权利要求1所述的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:所述的标定正多面体(2)有八个,标定正多面体(2)为空心正方体,相应的标靶纸的数量为四十个,标靶纸为正方形纸。
5.根据权利要求1所述的一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置,其特征是:工业机械臂末端标定视觉设备为相机。
6.利用权利要求1-5任一所述的机械臂末端位姿辅助标定装置对机械臂末端位姿的标定方法,其特征是:包括以下步骤:
步骤一、标靶放置步骤:将和标定正多面体(2)各面边长相同的标靶纸贴至标定正多面体上,保证标靶纸平面整齐、无破损,法兰盘(1)一侧盘面的盘心固定在工业机械臂末端执行器的末端,用于工业机械臂末端标定的相机能拍到标靶纸;
步骤二、参数获取步骤:限定至少三个标靶纸上中心点为标靶,选定三个标靶,获取其在相机坐标系下的位置信息,以其中一个选定标靶为原点建立初始标靶坐标系,通过操作工业机械臂在始标靶坐标系中任意两个坐标轴方向上分别移动、旋转一段距离和一定角度,获取这三个选定标靶在机械臂末端工具坐标系下和相机坐标系下的平移量和转动量参数以及法兰盘(1)厚度信息;
步骤三、机械臂末端位姿标定步骤:利用所述获取的位置信息及安装尺寸参数,计算得到当前机械臂末端在相机坐标系下的包括位置坐标和姿态的位姿信息。
7.根据权利要求6所述的机械臂末端位姿标定方法,其特征是:步骤二中,参数获取步骤的具体方法如下:利用相机获取三个标靶的空间坐标信息,以第一标靶为原点,即为点P,X轴正向为该第一标靶和第二标靶所形成向量的方向向量,Y轴正向为X轴与第三标靶所形成的方向向量的外积,Z轴正向为X轴与Y轴的外积,根据标靶在相机坐标系下的位置信息,计算出初始标靶坐标系与相机坐标系之间的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000021
将标靶中心点空间坐标投影到相机坐标系
Figure RE-FDA0002388652140000022
建立第二标靶坐标系:驱动机械臂向工具坐标系X轴正方向移动一段距离,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-FDA0002388652140000023
进而计算出第二标靶坐标系X轴的方向向量,驱动机械臂向工具坐标系Y轴正方向移动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-FDA0002388652140000024
进而计算出第二标靶坐标系Y轴的方向向量,利用第二标靶坐标系X、Y轴的方向向量,确定第二标靶坐标系Z轴的方向向量,然后计算出第二标靶坐标系相对于相机坐标系的旋转矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000025
选择空间中任意一点Pi作为所述第二标靶坐标系的原点,按照计算得到的坐标轴朝向建立第二标靶坐标系,平移向量为
Figure RE-FDA0002388652140000026
进一步的,通过点P在第二标靶坐标系、相机坐标系内的位置信息,得到第二标靶坐标系相对于相机坐标系的转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000027
以及第二标靶坐标系相对于初始靶标坐标系的转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000028
Figure RE-FDA0002388652140000029
投影到第二标靶坐标系,
Figure RE-FDA00023886521400000210
驱动机械臂绕工具坐标系Z轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-FDA00023886521400000211
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第一重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA00023886521400000212
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-FDA00023886521400000213
投影到第二标靶坐标系,得到
Figure RE-FDA00023886521400000214
驱动机械臂绕工具坐标系Y轴转动,点P投影到相机坐标系后得到
Figure RE-FDA00023886521400000215
仿照初始标靶坐标系建立过程重建标靶坐标系,得到第二重建后的标靶坐标系和相机坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA00023886521400000216
根据得到的姿态转换矩阵将
Figure RE-FDA00023886521400000217
投影到第二标靶坐标系
Figure RE-FDA00023886521400000218
8.根据权利要求7所述的机械臂末端位姿标定方法,其特征是:步骤三中,机械臂末端位姿标定步骤具体方法如下:计算
Figure RE-FDA00023886521400000219
以及
Figure RE-FDA00023886521400000220
之间的相对位姿,利用驱动机械臂绕工具坐标系Z轴旋转以及绕工具坐标系Y轴旋转所分别产生的转换矩阵约束,得到法兰盘盘心坐标系相对于第二标靶坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA00023886521400000221
进一步的,得到初始靶标坐标系相对于法兰盘盘心坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000031
利用法兰盘的厚度信息,得到法兰盘盘心坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000032
因此,相机坐标系相对于机械臂末端坐标系的姿态转换矩阵
Figure RE-FDA0002388652140000033
完成机械臂末端位姿的标定。
CN201911261976.3A 2019-12-10 2019-12-10 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法 Active CN110962127B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911261976.3A CN110962127B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911261976.3A CN110962127B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110962127A true CN110962127A (zh) 2020-04-07
CN110962127B CN110962127B (zh) 2020-09-01

Family

ID=70033596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911261976.3A Active CN110962127B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110962127B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111590594A (zh) * 2020-06-22 2020-08-28 南京航空航天大学 基于视觉引导的机器人轨迹跟踪控制方法
CN112734843A (zh) * 2021-01-08 2021-04-30 河北工业大学 一种基于正十二面体的单目6d位姿估计方法
CN114905521A (zh) * 2022-07-18 2022-08-16 法奥意威(苏州)机器人系统有限公司 机器人原点位置校准方法、装置、电子设备和存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2255930A1 (de) * 2009-05-27 2010-12-01 Leica Geosystems AG Verfahren und System zum hochpräzisen Positionieren mindestens eines Objekts in eine Endlage im Raum
CN103895023A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 中国民航大学 一种基于编码方位装置的机械臂末端跟踪测量系统及方法
CN104858870A (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 江南大学 基于末端编号靶球的工业机器人测量方法
WO2016141378A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-09 Think Surgical, Inc. Methods for locating and tracking a tool axis
CN106247932A (zh) * 2016-07-25 2016-12-21 天津大学 一种基于摄影系统的机器人在线误差补偿装置及方法
CN207215014U (zh) * 2017-05-12 2018-04-10 上海电器科学研究所(集团)有限公司 一种工业机器人测量末端靶球快速定位装置
CN109079774A (zh) * 2018-05-04 2018-12-25 南京航空航天大学 一种各向同性视觉传感立体球形靶标及标定方法
CN109605372A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 中国铁建重工集团有限公司 一种用于测量工程机械臂的位姿的方法和系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2255930A1 (de) * 2009-05-27 2010-12-01 Leica Geosystems AG Verfahren und System zum hochpräzisen Positionieren mindestens eines Objekts in eine Endlage im Raum
CN103895023A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 中国民航大学 一种基于编码方位装置的机械臂末端跟踪测量系统及方法
WO2016141378A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-09 Think Surgical, Inc. Methods for locating and tracking a tool axis
CN104858870A (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 江南大学 基于末端编号靶球的工业机器人测量方法
CN106247932A (zh) * 2016-07-25 2016-12-21 天津大学 一种基于摄影系统的机器人在线误差补偿装置及方法
CN207215014U (zh) * 2017-05-12 2018-04-10 上海电器科学研究所(集团)有限公司 一种工业机器人测量末端靶球快速定位装置
CN109079774A (zh) * 2018-05-04 2018-12-25 南京航空航天大学 一种各向同性视觉传感立体球形靶标及标定方法
CN109605372A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 中国铁建重工集团有限公司 一种用于测量工程机械臂的位姿的方法和系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111590594A (zh) * 2020-06-22 2020-08-28 南京航空航天大学 基于视觉引导的机器人轨迹跟踪控制方法
CN111590594B (zh) * 2020-06-22 2021-12-07 南京航空航天大学 基于视觉引导的机器人轨迹跟踪控制方法
CN112734843A (zh) * 2021-01-08 2021-04-30 河北工业大学 一种基于正十二面体的单目6d位姿估计方法
CN112734843B (zh) * 2021-01-08 2023-03-21 河北工业大学 一种基于正十二面体的单目6d位姿估计方法
CN114905521A (zh) * 2022-07-18 2022-08-16 法奥意威(苏州)机器人系统有限公司 机器人原点位置校准方法、装置、电子设备和存储介质
CN114905521B (zh) * 2022-07-18 2022-10-04 法奥意威(苏州)机器人系统有限公司 机器人原点位置校准方法、装置、电子设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN110962127B (zh) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111775146B (zh) 一种工业机械臂多工位作业下的视觉对准方法
CN110695993B (zh) 一种柔性机械臂同步测量方法、系统及装置
CN110116411B (zh) 一种基于球目标的机器人3d视觉手眼标定方法
CN109990701B (zh) 一种大型复杂曲面三维形貌机器人移动测量系统及方法
CN110962127B (zh) 一种用于机械臂末端位姿辅助标定装置及其标定方法
CN106426172B (zh) 一种工业机器人工具坐标系的标定方法与系统
CN110421562A (zh) 基于四目立体视觉的机械臂标定系统和标定方法
CN109794963B (zh) 一种面向曲面构件的机器人快速定位方法
CN109877840A (zh) 一种基于相机光轴约束的双机械臂标定方法
CN109015110B (zh) 一种机床回转轴位置误差建模与辨识方法
CN111426270B (zh) 一种工业机器人位姿测量靶标装置和关节位置敏感误差标定方法
CN114643578B (zh) 一种提高机器人视觉引导精度的标定装置及方法
CN111415391A (zh) 一种采用互拍法的多目相机外部方位参数标定方法
CN112917513A (zh) 一种基于机器视觉的三维点胶针头的tcp标定方法
CN113715016B (zh) 一种基于3d视觉的机器人抓取方法、系统、装置及介质
CN109129463B (zh) 一种基于视觉的移动机械臂末端定位装置及方法
CN116026252A (zh) 一种点云测量方法及系统
CN113799130B (zh) 一种人机协作装配中的机器人位姿标定方法
CN115139283A (zh) 基于随机标记点阵的机器人手眼标定方法
CN112958960B (zh) 一种基于光学靶标的机器人手眼标定装置
CN112907682B (zh) 一种五轴运动平台的手眼标定方法、装置及相关设备
CN111360585B (zh) 一种机器人铣削系统中刀具端实时位置误差的获取方法
CN113781558A (zh) 一种姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法
CN115179323A (zh) 基于远心视觉约束的机器末位姿测量装置及精度提升方法
CN114463495A (zh) 一种基于机器视觉技术的智能喷涂方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant