[发明专利]基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法

权利要求书

1.基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在工业机器人基座附近安装视觉传感器，满足传感器工作距离及测量景深，即传感器安装高度要满足传感器内相机的工作范围将覆盖温度补偿过程中机器人TCP的运动范围；

(2)在机器人冷态下，示教一条机器人温度补偿轨迹，补偿轨迹包括校准测量点和轨迹过渡点，校准测量点是指机器人运动至该位置时，视觉传感器可以对机器人末端TCP进行清晰的成像并实现对末端TCP点的定位测量，部分校准测量点之间通过轨迹过渡点衔接；

(3)冷态下机器人运行补偿轨迹，保存校准点冷态坐标，机器人运行温度补偿轨迹时，运动至校准测量点机器人控制器的IO端口会向触发视觉传感器输出一个电平信号，视觉传感器收到该电平信号后通过视觉测量模型对末端TCP点进行测量，运动至轨迹过渡点时，不触发传感器进行测量；

(4)控制工业机器人在冷态下以慢速运行温度补偿轨迹，在轨迹中的校准测量点处触发视觉传感器对末端TCP点进行测量，并保存各个位置处末端TCP点在视觉传感器坐标系下的坐标，记为冷态坐标Psc_i；

(5)解算温度误差引起的机器人运动学模型参数误差

机器人每完成一个工作循环后，都以正常运动速度运行一遍温度补偿轨迹，并保存各个位置处末端TCP点在视觉传感器坐标系下的坐标，记为热态坐标Psw_i；

冷态下，机器人运动学模型参数X为理论值，机器人在第i个校准测量点处各关节的旋转角度为θ，则机器人末端TCP在机器人基坐标系下的坐标为：

Pbc_i＝T(X,θ)×TCP

其中T(X,θ)为机器人运动学模型，TCP为机器人末端TCP点的理论坐标；

热态下，机器人运动学模型X参数为X+ΔX，机器人同样以关节旋转角θ运动至第i个校准测量点，则该轨迹点处末端TCP在机器人基坐标系下的坐标为：

Pbw_i＝T(X+ΔX,θ)×TCP；

(6)更新机器人运动学模型参数，并解算机器人工作轨迹中各关节旋转角修正值：

根据步骤(5)解算出的机器人运动学模型参数实际值，将机器人运动轨迹的末端点调整至冷态下的位置T(X+ΔX,θ+Δθ)，即

T(X+ΔX,θ+Δθ)＝T(X,θ)；

(7)机器人进入下一个工作循环，机器人以(θ+Δθ)关节旋转角进行运动，重复步骤(4)至步骤(6)。

2.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法，其特征在于，所述步骤(1)至步骤(5)任一步骤中所述的视觉传感器为双目立体视觉传感器，包括传感器安装支架、两个相机及照明光源，传感器安装支架为工字型，传感器安装支架的下端固定在工业机器人基座附近，满足传感器工作距离及测量景深；传感器安装支架的顶部两端各安装一个相机，传感器安装支架的顶部中点处安装有照明光源。

3.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述的轨迹包含5～20个校准测量点。

4.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法，其特征在于，所述步骤(4)中的冷态是指工业机器人停止运行2个小时后。

5.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的工业机器人现场实时温度补偿方法，其特征在于，所述步骤(4)中的单个校准测量点处的测量过程如下：

a.机器人运行至某一校准测量点；

b.触发视觉传感器光源点亮；

c.视觉传感器左右相机同时对末端TCP进行拍照；

d.进行图像处理，提取TCP点在左右图像中的像素坐标；

e.建立双目立体视觉模型，即：解算TCP点在视觉传感器坐标系下的三维坐标；

f.传感器光源关闭，机器人运行至下一点。