[发明专利]复杂曲面结构零件位姿确定方法

权利要求书

1.一种复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将激光扫描仪设置在机器人工具手末端形成手眼系统，并对手眼系统进行标定；

S2.通过标定后的手眼系统采集目标零件的点云数据，并对点云数据进行滤波预处理；

S3.对滤波预处理后的点云数据进行平面分割；

S4.对平面分割后的点云数据进行离群点过滤；

S5.对经过离群点过滤后的点云数据进行粗配准，然后进行精配准；

S6.构建机器人坐标系，基于机器人坐标系对精配准后的点云数据进行坐标变换得到目标零件的位姿。

2.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S1中，对手眼系统进行标定包括：

S11.以平面棋盘格作为标定板，并通过激光扫描仪获取标定板的图像；

S12.建立手眼标定模型：

建立标定模型：

AX＝XB，其中，A和B表示变换矩阵，X为所求的位姿矩阵；

B＝(^cT_t²)^-1·^cT_t¹；其中，^bT_g为机器人工具手末端在机器人坐标系中的位姿矩阵，^cT_t为相机在标定板坐标系下的位姿矩阵，^bT_g和^cT_t中的上标1和2分别表示相机的两个不同的视角且该两个矩阵基于初始的相对位置矩阵T进行确定；

将矩阵A、矩阵B以及矩阵X以位姿矩阵表示：

R_A为矩阵A的旋转矩阵，T_A均为矩阵A的位移矩阵；

R_B为矩阵B的旋转矩阵，T_B均为矩阵B的位移矩阵；

R_X为矩阵X的旋转矩阵，T_X均为矩阵X的位移矩阵；

将标定模型以方程组表示：

将旋转矩阵转化为旋转向量：

对旋转向量进行归一化处理：

其中，r_a为矩阵A的旋转向量，r_b为矩阵B的旋转向量，N_a为旋转向量r_a的模，N_b为旋转向量r_b的模；

计算修正的罗德里格斯向量：

计算初始旋转向量p_x'：

skew(p_a+p_b)p_x'＝p_a-p_b；

计算旋转向量p_x：

确定手眼系统的旋转矩阵和平移矩阵：

(R_A-1)T_X＝R_XT_B-T_A；其中:I表示单位矩阵，skew(p(x))表示旋转向量p_x的偏度。

3.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S2中，采用体素栅格滤波器进行滤波。

4.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S3中采用随机抽样一致算法进行平面分割拟合。

5.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S4Z中离群点过滤采用statisticalOutlierRemoval滤波器移除离群点。

6.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S5中，点云数据的粗配准采用Super 4PCS算法。

7.根据权利要求1所述复杂曲面结构零件位姿确定方法，其特征在于：步骤S5中，采用迭代最近点算法对点云数据进行精配准。