[发明专利]一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法及装置，该方法包括：将双目视觉相机置于机器人末端执行器前端，将一个特征贴贴在机器人末端执行器端面，机器人运行多个位置，视觉系统分别检测识别机器人末端执行器多个位置的视觉坐标，计算实现双目视觉坐标系与机器人坐标系的标定；将多个特征贴贴在机器人末端执行器端面，双目视觉系统检测识别多个特征贴的坐标，通过多个特征贴的坐标拟合得到机器人末端执行器端面的平面法向量，实现机器人工具TCP的方向校准；将一个特征贴贴在机器人末端执行器端面，机器人工具TCP自转多个位置，双目视觉系统检测识别多个位置下的机器人末端执行器坐标，通过多个位置下的机器人末端执行器坐标拟合得到旋转中心坐标，实现机器人TCP的位置校准。本发明解决了机器人末端TCP因为加工、安装等因素引起的误差校准问题。

技术领域

本发明涉及TCP标定技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法及装置。

背景技术

随着国家工业集成化、信息化、智能化的深入发展，机器人灵活性与重复性精度等的提高，柔性多轴联动机器人在工业领域的应用越来越广泛。

其主要应用方式是借助机器人与专用工具的配合，去完成原本需要人工操作的工作。比如搬运大件较重的货物或者物品、搬运对人体有害的化学及其他物品以及人无法长期工作的环境，借助机器人与专用工具，这在一定程度上可以减轻工作对人体的损害，而且在一些情况下可以提升工作的效率与重复性工作的精度，又可以节省一定的劳动力支出。

在实际生产作业中，通常会把所需工具安装在机器人末端法兰盘上进行作业，而机器人工作时的实际运行轨迹是工具的TCP（Tool Control Point ）的运动轨迹，所以在进行正式的作业前，需要设定工具的TCP位置。对于一些特殊的工作作业，如借助末端执行器对被加工件进行钻孔、扩孔、激光冲击以及激光切割等加工作业时，要求工具完全垂直于被加工件的表面或者与已知的预制孔洞同轴，所以也需要得到机器人末端工具TCP的方向信息，确保其工具坐标系的Z轴方向与工具工作部分的钻头或者铣刀旋转轴径同轴。

因为，在实际的生产作业情况下，专用工具的安装与其制作可能会有一定的误差，如果在不进行校准的情况下进行工作，则会造成工件的精度较低，甚至损坏无法使用。

所以本发明的目的在于，通过设计一种基于双目立体视觉的TCP检测校准方法及装置，以求可以精确且高效的解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种精确高效的机器人工具TCP位置及方向的校准方法及装置，以求解决机器人实际作业中对工具TCP位置与方向要求精度高以及效率高的工况。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法，包括：视觉系统与机器人系统的标定；机器人工具TCP方向的校准；机器人工具TCP位置的校准。

可选地，进行视觉系统与机器人系统的标定，包括：获取第一个目标位置点视觉系统下的坐标，并记录下此位置点的机器人坐标系下坐标；机器人末端工具移动一定位置后，获取第二个目标位置点视觉系统下的坐标，并记录下此位置点的机器人坐标系下坐标；重复上面的步骤，至少移动4个目标位置点，并记录下视觉系统坐标与机器人坐标；通过最小二乘法拟合计算视觉系统与机器人坐标之间的位移及旋转关系，进行视觉系统与机器人系统的标定。

可选地，依据上述获得至少4个位置点的视觉系统坐标与机器人坐标，通过最小二乘法拟合计算视觉系统与机器人坐标之间的位移及旋转关系，进行视觉系统与机器人系统的标定，包括：双目视觉系统已经进行标定；其目标位置点为贴于机器人末端工具的圆形特征贴；并让机器人末端工具在视觉系统范围内进行移动，从而记录各位置点机器人坐标与视觉系统下所计算的坐标，进而进行视觉系统与机器人系统的标定。