【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人视觉领域，具体说是一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板及标定方法。
技术介绍
1、随着科学技术发展和工业机器人智能化水平的提高，在焊缝跟踪、激光轮廓测量，基于结构光的三维扫描等系统广泛应用在机器人搬运、装配和抓取等工业场景。当视觉和机器人结合用来实现定位、测量功能时，机器人和视觉的手眼标定是不可回避的关键环节。在实际工业应用中，一套流程简单、操作方便、可以跨机器人平台使用的标定方法是非常重要的。操作方便、流程复杂度低的标定方法不仅可以节约工业生产的离线作业时间，也易于操作工人的学习和使用，可以直接为企业节约成本，提升效益；在过去的十几年，世界机器人产业蓬勃发展，各种品牌竞相角逐，同一家生产企业可能会同时使用多种品牌的工业机器人，一套可以跨机器人平台使用的标定方法对企业来讲也是至关重要的。
2、常见的线结构光视觉手眼标定方法的实现往往着眼于自身视觉特点，依赖于定制化设计的标定流程，对机器人和视觉系统操作者的技能水平要求较高，甚至需要完成复杂的逻辑编程才可以实现，导致企业中通常只有个别技术工人会使用，这对工业场景下的使用和推广是不利的。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定方法，设计两款标定板和标定流程，能够辅助机器人建立工具坐标系，将工具坐标系与结构光视觉坐标系重合，即结构光视觉测量得到的基于视觉坐标系的坐标值也是在机器人工具系下的坐标值。该标定方法建立在工业机器人的工具坐标系标定方法的基础上实现，可以跨品牌
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，包括：标定板板体以及设置在标定板板体上的四条直线l1、l2、l3、l4；
3、其中，所述标定板板体的表面为黑色或白色，且标定板板体的表面为长方形；
4、所述标定板板体设置于结构光相机正下方，且标定板板体的尺寸设置与满足结构光相机的成像要求，设置标定板板体尺寸与结构光相机的有效视场宽度满足；
5、所述直线l2和直线l3分别为标定板板体的表面上的对角线；且直线l1、l2、l3相交于点01一点；
6、所述直线l4平行于直线l1设置，且直线与l2、l3相交；
7、所述直线l4上还设有一点点02。
8、所述标定板板体的尺寸设置与满足结构光相机的成像要求，具体为：
9、设结构光相机的有效视场宽度，即激光线在图像中的成像宽度为wlaser；设标定板的宽为wplate，高为hplate，比例满足如下约束，即：0.2≤wplate/hplate≤5，0.2wplate≤wlaser≤wplate。
10、所述直线l1、l2、l3相交于点01一点，形成三对夹角，设逆时针方向角度为正，则夹角∠l2l1、∠l1l3的角度分别不小于30度，∠l2l3＝∠l2l1+∠l1l3。
11、设置所述直线l4和点02，具体为：
12、设定直线l1的长度为wplate，直线l4与直线l1平行，经过点01作直线l4的垂线，直线l4上的垂足即为点02；且垂线0201的距离不小于
13、当所述标定板板体的表面设置为黑色，则直线l1、l2、l3、l4设置为白色，点01和点02设置为黑色；
14、当结构光相机的激光线从黑色背景照射到白色直线上时观测到的激光线亮度增强，在点0102上时，出现易于观测的暗点。
15、当所述标定板板体的表面设置为白色，则直线l1、l2、l3、l4设置为黑色，点01和点02设置为白色；
16、当结构光相机的激光线从白色背景照射到黑色直线上时观测到的激光线亮度衰减，在点0102上时，出现易于观测的亮点。
17、一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板的标定方法，包括以下步骤：
18、1)控制机器人携带结构光相机，并使激光线垂直照射在标定板板体上的直线l1上，获取并记录点01与视觉系原点重合时机器人的位姿t1；
19、2)在位姿t1的基础上移动视觉激光线，使激光线垂直依次照射在标定板板体上的直线l 2和直线l3上，获取并记录点01与视觉系原点重合时机器人的位姿t2和t3；
20、3)控制机器人回到位姿t1，控制机器人沿着y正方向平移，并使激光线始终保持与l1重合，平移量不小于0.3wlaser，记录此时机器人位姿t4；
21、4)控制机器人回到位姿t1，控制机器人沿着x正方向平移，并使激光线与l4重合，继续平移机器人，使02点在视觉系下坐标读数为(0,0,0)，记录此时机器人位姿t5；
22、5)机器人的位姿t1～t5结合工业机器人自带标定功能，完成工业机器人的手眼标定。
23、所述步骤1)，具体为：
24、1-1)控制机器人携带结构光相机，并使激光线垂直照射在标定板板体上的直线l1上；同时控制机器人让激光线沿着z方向上下移动，保持激光始终照在l1上，即控制机器人rx角度接近零；
25、1-2)控制机器人调整位姿，使得激光线在直线l1上各处读数的z坐标始终相等，即ry角度接近于零；
26、1-3)控制机器人平移，让01点在视觉系下坐标读数为(0,0,0)；记录此时机器人位姿t1。
27、所述步骤2)，具体为：
28、2-1)在位姿t1的基础上移动视觉激光线，绕z轴负方向旋转与l2重合，再控制机器人绕y轴正方形旋转不小于30度，保持激光线始终与l2重合，平移机器人，使得01点在视觉系下坐标读数为(0,0,0)，达到位姿t2，并记录此时机器人位姿。
29、2-2)控制机器人在位姿t1的基础上移动视觉激光线，绕z轴正向旋转与l3重合，再绕y轴负向旋转不小于30度保持与l3重合，平移机器人，使得01点在视觉系下坐标读数为(0,0,0)；记录此时机器人位姿t3。
30、所述步骤5)，具体为：
31、5-1)根据机器人位姿t1～t3，实现对准视觉坐标系下同一个空间点的操作；
32、5-2)根据机器人位姿t4和t5，实现标定视觉坐标系x轴和y轴正方向的操作；
33、5-3)通过工业机器人自带标定功能，标定出工具坐标系的方向；
34、5-4)根据步骤5-1)～5-3)，完成工业机器人的手眼标定。
35、本专利技术具有以下有益效果及优点：
36、1.本专利技术配合平面标定板，可以实现线结构光视觉相机和工业机器人的手眼标定。
37、2.本专利技术的标定方法流程简单，易于操作，并且可以实现跨机器人平台使用，有利于在实际的工业场景中应用。
38、3.本专利技术能够辅助机器人建立工具坐标系，将工具坐标系与结构光视觉坐标系重合，即结构光视觉测量得到的基于视觉坐标系的坐标值也是在机器人工具系下的坐标值。
39、4.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，包括：标定板板体以及设置在标定板板体上的四条直线L1、L2、L3、L4；
2.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，所述标定板板体的尺寸设置与满足结构光相机的成像要求，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，所述直线L1、L2、L3相交于点01一点，形成三对夹角，设逆时针方向角度为正，则夹角∠L2L1、∠L1L3的角度分别不小于30度，∠L2L3＝∠L2L1+∠L1L3。
4.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，设置所述直线L4和点02，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，当所述标定板板体的表面设置为黑色，则直线L1、L2、L3、L4设置为白色，点01和点02设置为黑色；
6.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，当所述标定板板体的表面设置为白色，则直线L1
7.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板的标定方法，其特征在于，所述步骤1)，具体为：
9.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板的标定方法，其特征在于，所述步骤2)，具体为：
10.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板的标定方法，其特征在于，所述步骤5)，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，包括：标定板板体以及设置在标定板板体上的四条直线l1、l2、l3、l4；
2.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，所述标定板板体的尺寸设置与满足结构光相机的成像要求，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，所述直线l1、l2、l3相交于点01一点，形成三对夹角，设逆时针方向角度为正，则夹角∠l2l1、∠l1l3的角度分别不小于30度，∠l2l3＝∠l2l1+∠l1l3。
4.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，设置所述直线l4和点02，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种面向单线结构光的工业机器人手眼标定板，其特征在于，当所述标定板...
【专利技术属性】
技术研发人员：李思聪，吴清潇，梁宸，段红旭，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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