结构光内参数和机器人手眼关系的同时标定

为实现对复杂工件的快速在线测量,构建了基于结构光的机器人视觉测量系统,提出一种该系统中结构光测头内参数和手眼关系同时标定的方法。标定时,在机器人工作空间内固定一个平面靶标作为参考物,精确控制机器人末端带动结构光测头做平移运动和变位姿运动,获取不同位姿下的靶标图像。通过平移运动,同时标定结构光测头内参数和手眼关系中的旋转矩阵;通过变位姿运动,同时标定摄像机内参数和手眼关系中的平移向量。考虑到旋转矩阵和平移向量分离标定会存在误差累积,采用非线性优化方法对手眼关系做进一步优化。对标准球及工件进行扫描测量实验,实验结果表明该标定方法简单高效,能保证测量系统具有较高的测量精度,适用于工业现场。

基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。

一种固定视点的机器人手眼关系标定方法

针对固定视点的机器人手眼关系标定问题,根据固定视点机器人及视觉系统结构特点,提出一种固定视点机器人手眼关系求解方法。该方法在双目视觉测量的基础上,首先控制机械臂末端进行3次平移运动,通过末端平移量及双目视觉测量值标定手眼关系中的旋转矩阵;接下来控制机械臂末端进行1次旋转运动,通过末端旋转量及双目视觉测量值标定手眼关系中的平移矩阵。经视觉关联机器人定位准确度试验验证,使用该方法进行手眼关系标定后,定位准确度空间距离偏差均值为0.53 mm,标准差为0.19 mm。该方法无需复杂求解,即可实现较高准确度,具有一定应用价值。

线结构光视觉传感器机器人手眼关系标定

为实现对工业机器人手眼关系的标定,提出一种基于线结构光视觉传感器的手眼关系标定方法。该方法在标定时,将一个平面靶标作为参考物固定在工业机器人工作空间内,控制工业机器人末端运动以带动线结构光视觉传感器作多组变位姿运动,获取在不同位姿状态下的平面靶标图像并对其进行图像处理。通过对图像上固定特征点的测量,以及建立线结构光视觉传感器模型和手眼关系模型实现对线结构光内参数和手眼关系的标定。用棋盘格标定板进行测量实验验证,实验结果表明该方法准确度为0.036 mm,即优于40μm,可用于工业机器人的测量应用。

基于手眼关系与基坐标关系的协作焊接机器人标定

面对焊接路径较为复杂的焊接任务,为提高焊接质量和焊接效率,多机协作焊接方法逐渐被研究和采用,但协作机器人系统初始状态的标定精度直接影响机器人焊接质量。针对该问题,以焊接、搬运两台FANUC 200iD/4S工业机器人组成的协作焊接系统为例,采用三点共圆的基坐标标定方法与成像对称性的张正友手眼标定方法,对焊接机器人上安装的相机进行手眼标定作业的同时完成了协作机器人系统间的基坐标关系标定,从而快速得到手眼标定参数,形成完整协作机器人系统的标定参数。最后搭建了协作机器人系统实验平台,进行标定精度验证。实验结果表明:此方法有较高的标定精度,可靠性较强,适用情况更加广泛,可应用于协作焊接机器人系统。

两步法标定机器人手眼关系研究

基于齐次坐标变换矩阵的几何意义,采用两步法对机器人手眼方程进行求解,并结合手眼方程的解存在唯一性的条件,设计编写求解程序,验证机器人手眼空间位置关系,结果表明,该方法完全能够满足系统精度要求。

移动机械臂手眼关系标定及视觉伺服控制方法

将视觉传感器集成到移动机械臂上构成眼在手上构型的视觉伺服系统是服务机器人实现物品抓取与搬运操作的一种有效方法,但存在手眼关系标定算法复杂非线性,以及难以处理移动机械臂的非完整性约束等难题。为了克服以上难题,首先将移动机械臂抽象为一个广义机械臂,对其进行运动学建模,并求出其运动学解析逆解;然后提出一种全新的线性主动视觉摄像机标定方法对手眼关系进行标定;最后设计包含眼注视逼近和look-thendoing开环抓取的视觉伺服切换控制律来控制移动机械臂实现家庭物品的抓取操作。仿真及试验结果表明,该线性手眼关系标定法易于实现,且具有极高的标定精度,同时设计的视觉伺服切换控制律能够有效克服移动机械臂的非完整性约束带来的控制困难。

新的单目视觉系统两步手眼标定方法

为了实现单目视觉系统的快速、精确的手眼标定,本文提出了一种新的两步式手眼标定方法,将手眼标定分为求解旋转关系和平移关系两步.首先机器人携带标定板进行两次平移运动求解旋转关系,然后机器人工具坐标系执行若干次旋转运动求解平移关系.该方法简单快速,不需要昂贵的外部设备,通过实验最终验证了该方法的可行性.

基于单应矩阵的手眼视觉系统简便标定方法

传统的手眼关系齐次矩阵方程求解过程繁琐、复杂,且精度易受环境影响。为此,引入将图像坐标直接转换为机器人坐标的思想,利用OpenCV库函数的分析计算能力,提出基于两平面单应矩阵的手眼关系标定方法。采用虚拟"九宫格"和一个固定参考点的标定方式,建立线性摄像机成像模型,得到两平面的单应矩阵,据此引导机械臂定位。实验结果表明,该方法完成标定程序只需38 s,且系统精度高于传统的齐次矩阵方程标定方法。

机器人柔性坐标测量系统现场校准技术研究

机器人柔性坐标测量系统能够实现大型工件尺寸在线快速测量,是自动化生产线的关键质量监控设备。现场校准技术是柔性坐标测量系统的关键技术之一,校准精度直接影响系统测量精度。现场精确建立机器人末端工具坐标系与视觉传感器坐标系形成的手眼关系、机器人运动学模型参数以及机器人基坐标系是现场校准的主要内容。通过设计中间靶标,利用激光跟踪仪直接测量的方法建立手眼关系,其转换精度不受机器人运动学误差影响;设立校准球体,实现基于距离不变模型的连杆参数现场快速校准;根据机器人正向运动学模型和激光跟踪仪的测量,利用基于奇异值分解的配准方法求解转换矩阵,高精度地建立机器人基坐标系。经过激光跟踪仪一次校准后,测量系统可利用基准球体实现机器人快速在线校准,减小模型参数变化对测量系统精度的影响。试验证明,校准后的测量系统整体误差低于0.2mm。

机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进

柔性视觉测量系统标定方法主要用于控制机器人的动作,让其根据指令完成各项动作,它具体操作是,在机器人所在的空间内,放置一个标准球,并把它作为参照物,进行标定工作.标定方法的改进,是使用相应的技术缩小测定的误差,并分析改进方法是否有效.

曲面复合材料缝合机器人自动路径规划技术

为提高复合材料预制件缝合机器人的灵活性与加工柔性,针对缝合机器人自动路径规划问题,研究了基于三维光栅扫描技术的曲面复合材料缝合机器人视觉接缝提取技术.针对三维扫描摄像机视场固定的特点,对摄像机进行标定实验,改进传统的手眼标定方法,提出一种用于求解手眼关系矩阵的四点标定新方法,建立了机器人坐标系与摄像机坐标系的位姿映射关系.经过手眼关系标定,三维光栅扫描仪采样得到的缝合预制件点云数据可转化为机器人坐标系下的点云数据坐标.进一步对采集的预制件点云数据进行接缝中心线提取,提出了一种缝合轨迹及姿态规划算法,采用三次多项式对接缝中心线进行空间曲线拟合,采用最小二乘法对缝合微切平面进行平面拟合,完成机器人操作空间前进矢量及接近矢量的计算.最后,将规划结果应用于缝合机器人的离线编程仿真与实验中.实验结果表明,该系统精度高,线迹成型良好,可以满足机器人缝合系统的要求.

国产激光跟踪仪在工业机器人校准中的应用

针对工业机器人绝对定位精度低的问题,开发国产激光跟踪仪位姿检测系统,建立“手眼关系”模型,调校工业机器人控制系统参数并进行误差补偿,优化控制性能,有效提高了工业机器人的绝对定位精度。该文阐述了国产激光跟踪仪位姿检测系统的组成、校准检测方案与流程,并通过实际案例展示其在工业机器人校准及参数补偿中的作用。应用案例表明,该国产激光跟踪仪位姿检测系统易于实现,通用性好,有极大的推广价值。

改进的单特征点机器人手眼自标定方法

针对手眼标定过程要求机器人运动次数过多的缺点,提出了一种改进的单特征点手眼自标定方法.引入手眼关系矩阵的解耦运算,分别标定手眼旋转矩阵和平移向量.运算过程无需计算特征点位置,操作过程仅需机器人末端有5次以上平移运动和2次以上旋转运动.实验与误差分析结果表明,所提方法满足工业机器人手眼视觉测量的需求.