一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法技术

本发明专利技术提供一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法，包括：步骤S1，在标定块上建立工具坐标系；步骤S2，示教获取标定点生成第一用户坐标系；步骤S3，机器人带动标定块移动，使标定面的两条临边触碰光轴并记录得到第一坐标点数据集合以得到第二用户坐标系，第二用户坐标系的Z轴方向与光轴平行；步骤S4，机器人带动标定块移动，使标定面的两条临边触碰光轴并记录得到第二坐标点数据集合；步骤S5，机器人带动标定块移动到第二用户坐标系原点，获取测距结果，处理得到光轴坐标系,完成标定。有益效果是本方法能够标定安装于固定位置的激光位移传感器的光轴坐标系，减少人为示教点的数量，提高标定自动化程度，在标定过程中不断修正光轴坐标系。正光轴坐标系。正光轴坐标系。

【技术实现步骤摘要】
一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法


[0001]本专利技术涉及坐标系标定
，尤其涉及一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法。

技术介绍

[0002]机器人的坐标系标定方法主要采用尖锐的标定用针，通过标定用针在目标物体的特征点处进行坐标系标定，然而在某些应用场合下需要使用激光位移传感器，在激光位移传感器的光轴上进行坐标系标定。
[0003]目前只能做到机器人手持激光位移传感器时对光轴坐标系进行标定，无法对固定位置的激光传感器的光轴进行标定，且人为示教点过多会影响坐标系标定精度，在标定过程中要求标定板平面与机器人基座空间直角坐标保持平行。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法，预先配置一机器人和设置于固定位置的一激光位移传感器，所述机器人的手臂末端通过一安装接口连接一标定块，且所述标定块的标定面与所述安装接口的安装面平行；所述标定方法具体包括以下步骤：
[0005]步骤S1，在所述标定块上建立一工具坐标系，使所述工具坐标系的原点处于所述标定块的几何中心；
[0006]步骤S2，通过人工初步示教获取一标定点，将所述标定块的几何中心与所述激光位移传感器射出激光的光斑重合，将所述激光的光轴垂直于所述标定块的标定面，并以所述标定点为原点，以垂直于所述标定面的方向作为Z轴方向生成一第一用户坐标系；
[0007]步骤S3，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，在移动时保持所述标定块的姿态不变的同时，使得所述标定面的其中两条临边分别沿所述第一用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述激光位移传感器的光轴并记录得到各触碰位置的一第一坐标点数据集合，进而根据所述第一坐标点数据集合，对所述第一用户坐标系进行处理得到一第二用户坐标系，所述第二用户坐标系的Z轴方向与所述光轴的方向平行；
[0008]步骤S4，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使得所述标定面的其中两条临边分别沿所述第二用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述激光位移传感器的光轴并记录得到各触碰位置的一第二坐标点数据集合；
[0009]步骤S5，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动到所述第二用户坐标系的原点，获取所述激光位移传感器的测距结果，并对各所述第二坐标点数据集合、所述测距结果和所述第二用户坐标系进行处理得到所述激光位移传感器的光轴坐标系,完成所述激光位移传感器的标定。
[0010]优选的，所述步骤S3包括：
[0011]步骤S31，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所
述标定块上的所述标定面的其中两条临边分别沿所述第一用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述光轴并记录第一触碰位置、第二触碰位置、第三触碰位置和第四触碰位置的坐标加入所述第一坐标点数据集合；
[0012]步骤S32，根据所述第一坐标点数据集合处理得到所述光轴的空间向量，并根据所述空间向量处理得到所述光轴与所述第一用户坐标系的Y轴的第一夹角和所述光轴与所述第一用户坐标系的X轴的第二夹角；
[0013]步骤S33，根据所述第一夹角和所述第二夹角处理得到一旋转矩阵，并根据所述旋转矩阵和所述第一用户坐标系处理得到所述第二用户坐标系。
[0014]优选的，所述步骤S31包括：
[0015]步骤S311，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所述标定块上的所述标定面的其中一条边沿所述第一用户坐标系的X轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第一触碰位置的一第一坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合，然后带动所述标定块沿所述第一用户坐标系的Z轴方向移动一预设距离后，使所述标定面的所述其中一条边沿所述第一用户坐标系的X轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第二触碰位置的一第二坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合；
[0016]步骤S312，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所述标定块上的所述标定面的其中另一条临边沿所述第一用户坐标系的Y轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第三触碰位置的一第三坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合，然后带动所述标定块沿所述第一用户坐标系的Z轴方向移动所述预设距离后，使所述标定面的所述其中另一临条边沿所述第一用户坐标系的Y轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第四触碰位置的一第四坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合。
[0017]优选的，所述步骤S31中，所述标定面的两条临边触碰到所述光轴时，所述激光位移传感器输出一检测信号，所述机器人根据所述检测信号停止移动并分别记录所述第一触碰位置、第二触碰位置、第三触碰位置和第四触碰位置的坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合。
[0018]优选的，所述步骤S32中，通过以下计算公式得到所述空间向量：
[0019][0020]其中，
[0021]表示所述空间向量；
[0022]P1.X表示所述第一坐标点数据的X坐标值；
[0023]P2.X表示所述第二坐标点数据的X坐标值；
[0024]P3.Y表示所述第三坐标点数据的Y坐标值；
[0025]P4.Y表示所述第四坐标点数据的Y坐标值；
[0026]P1.Z表示所述第一坐标点数据的Z坐标值；
[0027]P2.Z表示所述第二坐标点数据的Z坐标值。
[0028]优选的，所述步骤S32中，根据以下方程组处理得到所述第一夹角和所述第二夹
角：
[0029]P1.X
‑
P2.X＝sinβcosγ
[0030]P3.Y
‑
P4.Y＝
‑
sinγ
[0031]P1.Z
‑
P2.Z＝cosβcosγ
[0032]其中，
[0033]β表示所述第一夹角；
[0034]γ表示所述第二夹角。
[0035]优选的，所述步骤S3中，执行所述步骤S33之后还包括：
[0036]获取相邻两次重复执行所述步骤S31、步骤S32和步骤S33后得到的第一夹角和第二夹角，判断两个第一夹角的差值是否小于一第一阈值，且两个第二夹角的差值是否小于一第二阈值：
[0037]若是，则转向所述步骤S4；
[0038]若否，则返回所述步骤S31。
[0039]优选的，所述第二坐标点数据集合中包括一第五坐标点数据、一第六坐标点数据、一第七坐标点数据和一第八坐标点数据，所述第五坐标点数据和所述第六坐标点数据由所述标定面的其中一条边沿所述第二用户坐标系的X轴方向触碰所述光轴并记录得到，所述第七坐标点数据和所述第八坐标点数据由所述标定面的其中另一条临边沿所述第二用户坐标系的Y轴方向触碰所述光轴并记录得到，则所述步骤S5包括：
[0040]步骤S51，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动到所述第二用户坐标系的原点，获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光位移传感器的光轴坐标系的标定方法，其特征在于，预先配置一机器人和设置于固定位置的一激光位移传感器，所述机器人的手臂末端通过一安装接口连接一标定块，且所述标定块的标定面与所述安装接口的安装面平行；所述标定方法具体包括以下步骤：步骤S1，在所述标定块上建立一工具坐标系，使所述工具坐标系的原点处于所述标定块的几何中心；步骤S2，通过人工初步示教获取一标定点，将所述标定块的几何中心与所述激光位移传感器射出激光的光斑重合，将所述激光的光轴垂直于所述标定块的标定面，并以所述标定点为原点，以垂直于所述标定面的方向作为Z轴方向生成一第一用户坐标系；步骤S3，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，在移动时保持所述标定块的姿态不变的同时，使得所述标定面的其中两条临边分别沿所述第一用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述激光位移传感器的光轴并记录得到各触碰位置的一第一坐标点数据集合，进而根据所述第一坐标点数据集合，对所述第一坐标系进行处理得到一第二用户坐标系，所述第二用户坐标系的Z轴方向与所述光轴的方向平行；步骤S4，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使得所述标定面的其中两条临边分别沿所述第二用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述激光位移传感器的光轴并记录得到各触碰位置的一第二坐标点数据集合；步骤S5，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动到所述第二用户坐标系的原点，获取所述激光位移传感器的测距结果，并对各所述第二坐标点数据集合、所述测距结果和所述第二用户坐标系进行处理得到所述激光位移传感器的光轴坐标系,完成所述激光位移传感器的标定。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述步骤S3包括：步骤S31，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所述标定块上的所述标定面的其中两条临边分别沿所述第一用户坐标系的X轴方向和Y轴方向触碰所述光轴并记录第一触碰位置、第二触碰位置、第三触碰位置和第四触碰位置的坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合；步骤S32，根据所述第一坐标点数据集合处理得到所述光轴的空间向量，并根据所述空间向量处理得到所述光轴与所述第一用户坐标系的Y轴的第一夹角和所述光轴与所述第一用户坐标系的X轴的第二夹角；步骤S33，根据所述第一夹角和所述第二夹角处理得到一旋转矩阵，并根据所述旋转矩阵和所述第一用户坐标系处理得到所述第二用户坐标系。3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述步骤S31包括：步骤S311，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所述标定块上的所述标定面的其中一条边沿所述第一用户坐标系的X轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第一触碰位置的一第一坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合，然后带动所述标定块沿所述第一用户坐标系的Z轴方向移动一预设距离后，使所述标定面的所述其中一条边沿所述第一用户坐标系的X轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第二触碰位置的一第二坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合；步骤S312，所述机器人的手臂末端基于所述工具坐标系带动所述标定块移动，使所述
标定块上的所述标定面的其中另一条临边沿所述第一用户坐标系的Y轴方向触碰所述光轴并记录对应的所述第三触碰位置的一第三坐标点数据加入所述第一坐标点数据集合，然后带动所述标定块沿所述第一用户坐标系的Z轴方向移动所述预设距离后，使所述标定面的所述其中另一条临边沿所述第一用户坐标系的Y轴方向触碰所述光轴并记录对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志伟，王财先，宁艺文，孙闻博，吴钰屾，
申请(专利权)人：上海发那科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：