基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，包括设置在面结构光立体相机视场范围内的球形合作目标，面结构光立体相机安装在工业机器人的末端机械手上，所述的球形合作目标由多个位置确定的球体摆放组成，球体具有球面的局部轮廓特征；工业机器人带动面结构光立体相机运动至各标定位姿，面结构光立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定位姿下球形合作目标的位姿变化，获得面结构光立体相机与工业机器人的位姿转换信息。本实用新型专利技术的标定过程简单，成本低，在智能工业机器人作业过程中，也能在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的位姿，可自动化实现，具有较高的标定精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置


[0001]本技术属于智能工业机器人
，具体涉及一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置。

技术介绍

[0002]具有视觉感知能力的智能工业机器人，能够识别动态场景中的环境、作业对象以及设备自身的状态，智能地规划适用当前场景的作业工序和工艺，已经广泛应用于高端智造领域当中多规格、小批量、形变产品的柔性生产任务，实现逆向三维重建、尺寸及形位公差检测、装配、焊接、加工引导等。
[0003]目前在工业生产领域，安装于工业机器人末端的面结构光立体相机应用场景越来越多。面结构光立体相机控制工业机器人作业时，必须将其测量数据高精度地转换为工业机器人末端机械手或其它工艺执行单元需要的工业机器人坐标系下的数据，智能工业机器人在使用前，需要标定面结构光立体相机与工业机器人的安装位姿，得到坐标转换矩阵。
[0004]行业内目前绝大多数采用的是传统2D工业相机与工业机器人坐标转换矩阵的标定方法，存在标定步骤多，耗时长，精度低，实现自动化困难，无法在使用过程中在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的坐标转换矩阵。
[0005]行业内也有采用立体合作目标进行标定的方案。一类是在安装作业机械手单元前，在机器人法兰上安装对尖工装，将面结构光立体相机采集到的三维特征，通过对尖的方式建立两个坐标系的对应关系。另一类是结构经过特别设计的立体合作目标，通过提取棱线、尖顶等特征信息，求解得到面结构光立体相机与工业机器人的坐标转换矩阵。现有的这两类标定方法对立体合作目标的加工要求高，成本高，准备周期长，为了评价立体合作目标的点云数据质量，标定算法复杂，易出错，在线自动化算法有难度。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，标定过程简单，在智能工业机器人作业过程中，也能在线校验或标定面结构光立体相机与工业机器人的位姿，可自动化实现，具有较高的标定精度。
[0007]为了实现上述目的，本技术有如下的技术方案：
[0008]一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，包括设置在面结构光立体相机视场范围内的球形合作目标，面结构光立体相机安装在工业机器人的末端机械手上，所述的球形合作目标由多个位置确定的球体摆放组成，所述球体具有球面的局部轮廓特征；工业机器人带动面结构光立体相机运动至各标定位姿，面结构光立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定位姿下球形合作目标的位姿变化，获得面结构光立体相机与工业机器人的位姿转换信息。
[0009]作为本技术的一种优选方案，所述球形合作目标由数量不少于三个球体摆放
组成。
[0010]作为本技术的一种优选方案，所述球形合作目标采用分立的多个球体，或者一个包含多个球体的组件。
[0011]作为本技术的一种优选方案，所述面结构光立体相机的视角向下，采集球形合作目标的顶部轮廓。
[0012]作为本技术的一种优选方案，所述的球形合作目标粘贴固定在标定平台的水平表面上。
[0013]作为本技术的一种优选方案，所述的球形合作目标采用多个兵乒球制作而成。
[0014]作为本技术的一种优选方案，所述的球形合作目标对多个球体按1，2，
……
，n编码，编码与各个标定位姿一一对应。
[0015]作为本技术的一种优选方案，所述面结构光立体相机通过面结构光立体相机安装件安装于工业机器人上。
[0016]作为本技术的一种优选方案，所述工业机器人采用川崎六轴工业机械臂。
[0017]作为本技术的一种优选方案，所述面结构光立体相机采用ZIVID面结构光立体相机。
[0018]相较于现有技术，本技术至少具有如下的有益效果：
[0019]采用由多个位置确定的球体摆放组成的球形合作目标进行标定，球形合作目标易获取，放置方法简单，使用灵活，成本低。球形合作目标放置平稳后，工业机器人运动至多个标定位姿，面结构光立体相机采集球形合作目标的图像，根据工业机器人在各标定位姿下球形合作目标的位姿变化，获得面结构光立体相机与工业机器人的位姿转换信息，过程简单、高效。本技术使用过程中标定位姿进行自动规划，对放置球形合作目标的要求低，能够适应球形合作目标放置偏差的功能。本技术采用球形合作目标进行标定，能够适应环境光变化引起的图像采集质量不一致问题，在实现在线自动化标定的同时，具有较高的标定精度。
[0020]进一步的，本技术球形合作目标采用多个兵乒球制作而成，根据面结构光立体相机的视场范围，可以用胶灵活、柔性地粘于标定平台的水平表面上，采用兵乒球作为球形合作目标，易获取、成本极低、平稳放置方法简单，使用非常灵活，球形合作目标对多个球体编码记为1，2，
……
，n，与各个标定位姿一一对应，对绝对位置和姿态没有任何要求。
附图说明
[0021]图1本技术基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置结构示意图；
[0022]图2本技术球形合作目标的结构示意图；
[0023]附图中：1
‑
工业机器人；2
‑
面结构光立体相机；3
‑
球形合作目标；4
‑
面结构光立体相机安装件；5
‑
标定平台；6
‑
面结构光立体相机视场范围；7
‑
局部轮廓特征；8
‑
球形合作目标编码。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。
[0025]参见图1，本技术实施例提出一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，包括设置在面结构光立体相机视场范围6内的球形合作目标3，面结构光立体相机2安装在工业机器人1的末端机械手上，球形合作目标3由多个位置确定的球体摆放组成，球体具有球面的局部轮廓特征7；工业机器人1带动面结构光立体相机2运动至各标定位姿，面结构光立体相机2采集球形合作目标3的图像，根据工业机器人1在各标定位姿下球形合作目标3的位姿变化，获得面结构光立体相机2与工业机器人1的位姿转换信息。
[0026]在一种可选的实施方式中，球形合作目标3由数量不少于三个球体摆放组成。球形合作目标3采用分立的多个球体，或者一个包含多个球体的组件。面结构光立体相机2通过面结构光立体相机安装件4安装于工业机器人1上。面结构光立体相机安装件4根据生产作业硬件布局设计。球形合作目标3平稳安装于标定平台5上。球形合作目标3在工业机器人1标定位姿下面结构光立体相机视场范围6内。参见图2，球形合作目标3包含球面的局部轮廓特7，本实施例采用分立的多个球形，对每个球形进行编码，球形合作目标编码8记为1，2，
……
，n，在各个标定位姿下一一对应即可，对绝对位置和姿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，其特征在于：包括设置在面结构光立体相机视场范围(6)内的球形合作目标(3)，面结构光立体相机(2)安装在工业机器人(1)的末端机械手上，所述的球形合作目标(3)由多个位置确定的球体摆放组成，球体具有球面的局部轮廓特征(7)；工业机器人(1)带动面结构光立体相机(2)运动至各标定位姿，面结构光立体相机(2)采集球形合作目标(3)的图像。2.根据权利要求1所述基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，其特征在于：所述球形合作目标(3)由数量不少于三个球体摆放组成。3.根据权利要求1所述基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，其特征在于：所述球形合作目标(3)采用分立的多个球体，或者一个包含多个球体的组件。4.根据权利要求1所述基于球形合作目标的面结构光立体相机位姿在线标定装置，其特征在于：所述面结构光立体相机(2)的视角向下，采集球形合作目标(3)的顶部轮廓。5.根据权利要求1所述基于球形合作目标的面结构光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军丽，路超，张恒，
申请(专利权)人：西安中科光电精密工程有限公司，
类型：新型
国别省市：