[发明专利]一种基于3D相机的工业机器人示教系统及方法

权利要求书

1.一种基于3D相机的工业机器人示教方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、TCP标定，得到工具坐标系(^TP)；

S2、手眼标定，根据3D相机(3)的最佳拍照焦距，找到标定拍照的最佳位置，记录3D相机(3)标定拍照点在基坐标系下位姿(T_C0),3D相机(3)拍摄手眼标定平台(4)区域的图片，在手眼标定软件里获取四个纸片(6)的尖端在相机坐标系(^CP)下的坐标(T_A1),然后移动工业机器人(1)的机械臂使标定针(2)分别接触四个纸片(6)的尖端点，获得位于四个尖端点时标定针(2)在基坐标系(^BP)下的坐标(T_A2)；求解两组坐标(T_A1，T_A2)的转换矩阵关系得到手眼标定矩阵^BT_C；

S3、根据3D相机(3)标定拍照最佳范围内采集的点云数据，通过点云识别算法计算工件(5)上的标定点在基坐标系(^BP)下的位姿(T_Q)；记录3D相机(3)距离工件(5)上的标定点的相对位置(T_C0-T_Q)，(T_C0-T_Q)为3D相机(3)的最佳拍照距离；

S4、移动工业机器人(1)的机械臂使标定针(2)触碰工件(5)上的标定点得到标定针(2)针尖在基坐标系下实际坐标(T'_Q)；通过点云识别算法得到的坐标(T_Q)与实际测量的坐标(T'_Q)进行拟合得到二者之间的误差补偿关系(W_B)；

S5、第一次目标拍照定位，将3D相机(3)移动到基坐标系下的位姿(T_C1)，拍照采集工件(5)的点云数据，利用随机采样一致性算法识别工件(5)的标定点在基坐标系下的位姿(T_Q1)；

S6、通过(T_C1)和(T_Q1)以及3D相机(3)的最佳拍照距离(T_C0-T_Q)计算到达最佳拍摄位置3D相机(3)所需移动的距离；控制工业机器人(1)的机械臂移动相机的位置到基坐标系下的(T_C2)，使得3D相机(3)距离工件(5)的标定点的距离为(T_C0-T_Q)；

S7、3D相机(3)对工件(5)进行第二次拍照，采集工件(5)的点云数据，利用随机采样一致性算法处理点云数据，识别图像中工件(5)的位姿；

S8、利用S4中得到的误差补偿关系(W_B)以及S6中3D相机(3)移动的距离对于S7中得到的工件(5)的标定点的位姿(T_Q2)进行补偿得到(T'_Q2)。

2.根据权利要求1所述的基于3D相机的工业机器人示教方法，其特征在于：所述TCP标定采用5点法进行TCP标定，通过标定针(2)以不同姿态运动到空间某一固定参考点，然后利用机器人关节转角及机器人结构信息计算TCP坐标。

3.根据权利要求2所述的基于3D相机的工业机器人示教方法，其特征在于：完成TCP标定后，将工具的TCP中心点的Rx，Ry，Rz三个旋转角置零。

4.根据权利要求1所述的基于3D相机的工业机器人示教方法，其特征在于：工业机器人(1)的绝对定位精度为1.3mm，TCP精度为2-4mm；精度阈值(T'_Q2-T'_Q)为0-1mm。