专利名称：机器人标定方法及标定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人标定方法及应用该标定方法的机器人标定系统。
背景技术：
目前，机器人在精密装配作业、食品罐装等自动化生产线的应用越来越广泛。以应用机器人进行电路板电子元件的精密装配为例，装配过程中，机器人可利用视觉传感器，如摄像机对工件或者工作面自动定位，计算工作场景相对于机器人的相对位置，以辅助机器人自动完成作业。机器人的标定，即建立机器人基坐标系与摄像机的成像坐标系之间的转换关系，是机器人作业过程中的关键技术之一。然而，现有的机器人标定方法普遍存在计算量大、复杂程度较高的缺点，在实际生产应用中不能满足简便快速标定的要求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种简便快捷的机器人标定方法及标定系统。一种机器人标定方法，其包括步骤:A、提供一个独立于机器人本体的摄像机及一个位于摄像机视场内的平面标定板，用该摄像机拍摄该平面标定板的图像，标定并存储摄像机的内参数和外参数，计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；B、在平面标定板上设定三个特征角点，在机器人本体上固定安装标定工具，机器人本体带动该标定工具运动，使该标定工具接触其中一个特征角点，并以该特征角点为起点平移至另外两个特征角点，存储标定工具在机器人基坐标系中的运动轨迹，根据该三个特征角点的位置关系以及该标定工具的运动轨迹，计算机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；以及C、 根据成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，以及机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，计算成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。一种机器人标定系统，其包括机器人本体、由机器人本体带动的标定工具、一个独立于机器人本体的摄像机、一个位于摄像机视场内的平面标定板以及一个内置有预置的程序的控制器，该摄像机用于拍摄平面标定板的图像，该平面标定板上设定有三个特征角点，该控制器用于控制该机器人本体运动以带动该标定工具，使该标定工具接触其中一个特征角点，并使以该特征角点为起点平移至另外两个特征角点，该控制器还用于执行以下任务获取摄像机拍摄的平面标定板的图像，标定并存储摄像机的内参数和外参数，计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；存储标定工具在机器人基坐标系中的运动轨迹，以根据该三个特征角点的位置关系以及该标定工具的运动轨迹，计算机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；根据成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，以及机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，计算成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。上述机器人标定方法以平面标定板坐标系为中介，在分别计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，以及机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系后得到成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系，因此，上述标定方法具有简便快捷的优点。
图1是本发明实施方式的机器人标定系统的各组件的位置关系示意图。图2是图1所示机器人标定系统的平面标定板的平面示意图。图3是本发明实施方式的机器人标定方法的流程图。图4是标定工具相对于平面标定板移动的示意图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种机器人标定方法，其特征在于包括步骤A、提供一个独立于机器人本体的摄像机及一个位于摄像机视场内的平面标定板，用该摄像机拍摄该平面标定板的图像，标定并存储摄像机的内参数和外参数，计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；B、在平面标定板上设定三个特征角点，在机器人本体上固定安装标定工具，机器人本体带动该标定工具运动，使该标定工具接触其中一个特征角点，并以该特征角点为起点平移至另外两个特征角点，存储标定工具在机器人基坐标系中的运动轨迹，根据该三个特征角点的位置关系以及该标定工具的运动轨迹，计算机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；以及C、根据成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，以及机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，计算成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。
2.如权利要求1所述的机器人标定方法，其特征在于在步骤A中，标定并存储摄像机的畸变系数，并对畸变系数进行判断，当畸变系数大于预设值，重新进行标定。
3.如权利要求1所述的机器人标定方法，其特征在于在步骤B中，该三个特征角点中，其中第一个特征角点与位于标定板坐标系的原点重合，第二个特征角点位于标定板坐标系一个坐标轴上，第三个特征角点设置在标定板坐标系中包含该第一个及第二个特征角点的一个平面坐标内。
4.如权利要求3所述的机器人标定方法，其特征在于第三个特征角点与标定板坐标系的原点的连线与该平面坐标的一个坐标轴的夹角为45度。
5.如权利要求3所述的机器人标定方法，其特征在于还包括在步骤C之后通过图像匹配对标定的成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系进行检验的步骤。
6.一种机器人标定系统，其包括机器人本体、由机器人本体带动的标定工具、一个独立于机器人本体的摄像机、一个位于摄像机视场内的平面标定板以及一个内置有预置的程序的控制器，该摄像机用于拍摄平面标定板的图像，该平面标定板上设定有三个特征角点， 该控制器用于控制该机器人本体运动以带动该标定工具，使该标定工具接触其中一个特征角点，并使以该特征角点为起点平移至另外两个特征角点，该控制器还用于执行以下任务 获取摄像机拍摄的平面标定板的图像，标定并存储摄像机的内参数和外参数，计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；存储标定工具在机器人基坐标系中的运动轨迹，以根据该三个特征角点的位置关系以及该标定工具的运动轨迹，计算机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；根据成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，以及机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系，计算成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。
7.如权利要求6所述的机器人标定系统，其特征在于该机器人本体包括多个机械臂， 该多个机械臂通过关节相连接，并在该关节的带动下按照预设的轨迹运动，该关节安装有位移传感器用于感测机械臂的运动。
8.如权利要求7所述的机器人标定系统，其特征在于该标定工具为具有一触头的的标定杆，且固定安装于机器人本体末端的机械臂上。
9.如权利要求6所述的机器人标定系统，其特征在于该控制器还包括一个示教器，该示教器用于控制机器人本体按照预设的运动轨迹动作。
10.如权利要求6所述的机器人标定系统，其特征在于还包括照射至平面标定板的光源。
全文摘要
一种机器人标定方法，其包括步骤提供一个独立于机器人本体的摄像机及一个平面标定板，用所述摄像机拍摄平面标定板的图像，标定并存储摄像机的内参数和外参数，计算成像坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；在平面标定板上设定三个特征角点，在机器人本体上固定安装标定工具，机器人本体带动该标定工具从一个特征角点平移至另外两个特征角点，存储标定工具在机器人基坐标系中的运动轨迹，根据该三个特征角点的位置关系以及该标定工具的运动轨迹，计算机器人基坐标系与标定板坐标系之间的转换关系；计算成像坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。上述机器人标定方法具有简便快捷的优点。本发明还提供一种应用上述标定方法的机器人标定系统。
文档编号B25J19/00GK102294695SQ20101020987
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者张都学, 许元泽, 韦水平 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司