CN103115629A - 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 - Google Patents
机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103115629A CN103115629A CN2013100249753A CN201310024975A CN103115629A CN 103115629 A CN103115629 A CN 103115629A CN 2013100249753 A CN2013100249753 A CN 2013100249753A CN 201310024975 A CN201310024975 A CN 201310024975A CN 103115629 A CN103115629 A CN 103115629A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- tool coordinates
- coordinate frame
- tool coordinate
- robots
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明属于机器人柔性视觉测量技术领域,涉及一种机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法,包括:现场安装测量设备;通过示教编程控制机器人变位姿运动,利用结构光视觉传感器测量各个位置处基准球的球心坐标;求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态;定义机器人程序中的工具坐标系,并在此工具坐标系下示教机器人测量轨迹;在结构视觉光传感器和机器人法兰末端之间的相对位置发生变化后,重新控制工业机器人做4次平动、6次变位姿运动的位姿;重新定义机器人程序中的工具坐标系。本发明在保证安全性的同时可以节省时间和劳动力,同时满足机器人柔性视觉检测***中现场机器人发生碰撞事故后快速恢复生产测量的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于机器人柔性视觉测量***中工具坐标系校准方法,特别涉及一种基于基准球的工具坐标系快速修复设备及方法。
背景技术
机器人工具坐标系是定义在机器人末端关节坐标系基础上的,它可以用来表示机器人产生沿工具坐标系坐标轴方向的运动。在工业机器人柔性视觉测量***中,一般采用示教编程方式,通过示教一条合适的测量轨迹,利用机器人重复定位精度高的特点,可以实现视觉在线测量。机器人示教编程通常是基于工具坐标系和工具中心点(TCP)并完成特定的工作。在柔性视觉在线测量***中,传统的机器人示教编程以机器人末端坐标系作为工具坐标系,以机器人末端法兰中心点作为TCP。测量过程中,机器人准确地将TCP移动到示教轨迹中记录的位置,并将工具坐标系方向和示教时记录的方向对齐。
在工业生产过程中,由于机器人发生碰撞事故或仪器检修等原因,时常需要更换视觉传感器或者机械转接件。由于视觉传感器的结构存在差异,机械转接件的加工精度和安装精度不同,结构光传感器投射出的光平面空间位置将发生变化,传感器坐标系和机器人末端腕坐标系的空间位置关系也将发生变化。如果机器人仍然按照原来示教的轨迹测量,将无法实现结构光传感器重复定位到之前的测量位置,直接影响测量精度,甚至由于光条偏离太多,导致建立的数学模型无法实现测量。传统的解决方法是在修复机械转接件后重新示教机器人测量轨迹,这种方式不仅费时费力,而且工作难度大。工具坐标系的快速修复方法可创造较大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种机器人工具坐标系及TCP快速修复方法,在保证安全性的同时可以节省时间和劳动力,同时能够满足机器人柔性视觉检测***中现场机器人发生碰撞事故后快速恢复生产测量的应用需求。本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种基于基准球的工具坐标系现场快速修复方法,主要包括以下步骤:
(1)现场安装测量设备:在机器人法兰末端安装经过标定后的结构光视觉传感器,在机器人基座侧方安装基准球校准靶标;
(2)通过示教编程控制机器人做4次平动、6次变位姿运动,利用结构光视觉传感器测量该10个位置处基准球的球心坐标;
(3)由测得的球心坐标和机器人10次运动的位姿数据求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态;
(4)基于求得的工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态,定义机器人程序中的工具坐标系,并在此工具坐标系下示教机器人测量轨迹;
(5)在结构视觉光传感器和机器人法兰末端之间的相对位置发生变化后,重新控制工业机器人做4次平动、6次变位姿运动的位姿;
(6)按照步骤(2)至步骤(4)的方法重新求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态,并重新定义机器人程序中的工具坐标系;
(7)机器人在新定义的工具坐标系下进行测量,不需要重新示教机器人测量轨迹。
本发明基于机器人柔性视觉测量原理,结合现场校准技术,提供了一种快速准确的机器人柔性视觉测量***中工具坐标系修复设备及方法,填补了我国在这一领域的空白,且国外也暂无相关报道,为实现机器人工具坐标系及TCP快速修复提供技术手段,也满足机器人柔性视觉检测***中现场机器人发生碰撞事故后快速恢复生产测量的应用需求,具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明基于标准球的工具坐标系校准示意图。
附图标记:1工业机器人2结构光传感器3基准球
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
为解决目前机器人柔性视觉检测***中现场机器人发生碰撞事故后,快速修复机器人工具坐标系及TCP的问题,本发明实施例提供一种快速准确的机器人柔性视觉测量***中工具坐标系修复设备及方法,其具体步骤如下:
(1)利用任意位姿平面靶标结构光传感器标定法,标定过程中平面靶标在传感器测量空间内***,结合结构光传感器数学模型,实现结构光传感器中摄像机的参数标定。然后基于透视投影交比不变性原理,实现结构光传感器的光平面参数标定。根据结构光传感器中光平面结构参数定义光平面坐标系,并将光平面坐标系定义为机器人测量程序中的工具坐标系,将光平面坐标系的原点作为工具中心点(TCP);
(2)在现场工业机器人工作空间布置安装测量设备:通过机械转接件将经过标定后的结构光视觉传感器安装在机器人法兰末端,在机器人基座侧方固定基准球校准靶标;
(3)通过示教编程控制机器人在机器人基坐标系下做4次平动、6次变位姿运动,如图1所示。4次平动保持机器人末端法兰坐标系相对机器人基坐标系姿态不变,且每次平动中都有沿基坐标系3个轴方向的运动。6次变位姿运动中机器人末端法兰坐标系相对机器人基坐标系位置和姿态都发生变化。机器人每运动到一个位置,结构光传感器测量该位置处基准球的球心在传感器坐标系下的坐标,根据结构光传感器光平面参数将球心坐标转换到工具坐标系下,并通过测量软件从机器人控制器中读出该位置处机器人位姿。根据***测量模型,由测得的球心坐标和机器人10次运动的位姿数据求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位姿转换矩阵;求解方法可以按照现有的方法进行,下面列举了两篇论文:
论文1:李剑峰,朱建华,汤青,等.机器人—三维扫描***联合扫描及其工业应用[J].光电工程,2007,02:1521.
论文2:李剑峰,汤青,朱建华,等.机器人三维扫描加工***与提高加工精度的新方法[J].计算机辅助设计与图形学学报、2007.19(08):10691074
(4)根据现场所用的机器人品牌,将求得的工具坐标系位姿转换矩阵转换为该品牌机器人控制器中工具坐标系参数表示方式,并在此工具坐标系下示教机器人测量轨迹对被测特征进行测量;
(5)当工业现场发生机器人碰撞事故导致结构光传感器和机器人末端之间的机械转接件断裂,焊接修复后重新安装。此时工具坐标系相对机器人末端坐标系的位置和姿态已发生变化,若机器人仍按原测量轨迹测量,光条可能已经偏出被测特征孔,无法根据结构光传感器测量模型进行测量。微调步骤(3)中机器人4次平动位置,并通过控制工业机器人的4、5、6轴运动微调6次变位姿运动的位姿,使结构光传感器能够测量基准球的球心坐标;
(6)由新测得的球心坐标和机器人10次运动的位姿数据重新求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位姿转换关系;并基于新求得的位姿转换关系重新定义机器人程序中的工具坐标系参数。无需重新示教机器人测量轨迹,机器人在新定义的工具坐标系下进行测量。
Claims (1)
1.机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法,包括以下步骤:
(1)现场安装测量设备:在机器人法兰末端安装经过标定后的结构光视觉传感器,在机器人基座侧方安装基准球校准靶标;
(2)通过示教编程控制机器人做4次平动、6次变位姿运动,利用结构光视觉传感器测量该10个位置处基准球的球心坐标;
(3)由测得的球心坐标和机器人10次运动的位姿数据求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态;
(4)基于求得的工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态,定义机器人程序中的工具坐标系,并在此工具坐标系下示教机器人测量轨迹;
(5)在结构视觉光传感器和机器人法兰末端之间的相对位置发生变化后,重新控制工业机器人做4次平动、6次变位姿运动的位姿;
(6)按照步骤(2)至步骤(4)的方法重新求解工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置和姿态,并重新定义机器人程序中的工具坐标系;
(7)机器人在新定义的工具坐标系下进行测量,不需要重新示教机器人测量轨迹。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013100249753A CN103115629A (zh) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2013100249753A CN103115629A (zh) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103115629A true CN103115629A (zh) | 2013-05-22 |
Family
ID=48414049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2013100249753A Pending CN103115629A (zh) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103115629A (zh) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015165062A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Abb Technology Ltd | Method for calibrating tool centre point for industrial robot system |
CN106003018A (zh) * | 2015-03-30 | 2016-10-12 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人控制装置以及机器人*** |
CN106017425A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-10-12 | 吉林大学 | 汽车车身位姿视觉检测柔性靶标 |
CN106426158A (zh) * | 2015-08-11 | 2017-02-22 | 冯黎 | 一种与三维测量组合应用的机器人作业程序自动修正*** |
CN106541397A (zh) * | 2015-09-16 | 2017-03-29 | 波音公司 | 增强型机器人教导工具 |
CN106643479A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 柯昆(昆山)自动化有限公司 | 基于机器视觉的机器人tcp精度检测*** |
CN107042528A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-08-15 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种工业机器人的运动学标定***及方法 |
CN108908344A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-11-30 | 云南电网有限责任公司昆明供电局 | 一种巡检机器人机械臂末端空间定位方法 |
CN109077822A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-25 | 雅客智慧(北京)科技有限公司 | 一种基于视觉测量的牙科种植手机标定***及方法 |
CN109470138A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-03-15 | 江苏集萃微纳自动化***与装备技术研究所有限公司 | 零件的在线测量方法 |
CN109737902A (zh) * | 2016-07-25 | 2019-05-10 | 珞石(北京)科技有限公司 | 基于坐标测量仪的工业机器人运动学标定方法 |
CN110146044A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-20 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 一种tcp精度测量及校准方法 |
CN111152216A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-15 | 福州国化智能技术有限公司 | 一种自动矫正工业机器人的工具中心点的方法 |
CN115237056A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-10-25 | 佛山智能装备技术研究院 | 工业机器人多工具快速纠偏方法 |
CN117226856A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 睿尔曼智能科技(北京)有限公司 | 一种基于视觉的机器人自标定方法及*** |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040251866A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Zhongxue Gan | Method for calibrating and programming of a robot application |
CN1824471A (zh) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 机器人轨迹控制方法及装置 |
CN101630409A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-01-20 | 北京航空航天大学 | 一种用于机器人制孔***的手眼视觉标定方法 |
-
2013
- 2013-01-23 CN CN2013100249753A patent/CN103115629A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040251866A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Zhongxue Gan | Method for calibrating and programming of a robot application |
CN1824471A (zh) * | 2005-02-25 | 2006-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 机器人轨迹控制方法及装置 |
CN101630409A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-01-20 | 北京航空航天大学 | 一种用于机器人制孔***的手眼视觉标定方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘常杰: ""基于工业机器人白车身柔性坐标测量***研究"", 《光电子激光》 * |
牛雪娟: ""基于奇异值分解的机器人工具坐标系标定"", 《自动化与仪表》 * |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10160116B2 (en) | 2014-04-30 | 2018-12-25 | Abb Schweiz Ag | Method for calibrating tool centre point for industrial robot system |
WO2015165062A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Abb Technology Ltd | Method for calibrating tool centre point for industrial robot system |
CN106462140A (zh) * | 2014-04-30 | 2017-02-22 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于标定工业机器人***的工具中心点的方法 |
CN106462140B (zh) * | 2014-04-30 | 2019-04-26 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于标定工业机器人***的工具中心点的方法 |
CN106003018A (zh) * | 2015-03-30 | 2016-10-12 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人控制装置以及机器人*** |
CN106426158A (zh) * | 2015-08-11 | 2017-02-22 | 冯黎 | 一种与三维测量组合应用的机器人作业程序自动修正*** |
CN106541397B (zh) * | 2015-09-16 | 2021-07-27 | 波音公司 | 增强型机器人教导工具 |
CN106541397A (zh) * | 2015-09-16 | 2017-03-29 | 波音公司 | 增强型机器人教导工具 |
CN106643479A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 柯昆(昆山)自动化有限公司 | 基于机器视觉的机器人tcp精度检测*** |
CN106017425A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-10-12 | 吉林大学 | 汽车车身位姿视觉检测柔性靶标 |
CN109737902B (zh) * | 2016-07-25 | 2021-01-26 | 珞石(北京)科技有限公司 | 基于坐标测量仪的工业机器人运动学标定方法 |
CN109737902A (zh) * | 2016-07-25 | 2019-05-10 | 珞石(北京)科技有限公司 | 基于坐标测量仪的工业机器人运动学标定方法 |
CN107042528B (zh) * | 2017-06-01 | 2019-06-21 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种工业机器人的运动学标定***及方法 |
CN107042528A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-08-15 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种工业机器人的运动学标定***及方法 |
CN109077822A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-25 | 雅客智慧(北京)科技有限公司 | 一种基于视觉测量的牙科种植手机标定***及方法 |
CN108908344A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-11-30 | 云南电网有限责任公司昆明供电局 | 一种巡检机器人机械臂末端空间定位方法 |
CN109470138A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-03-15 | 江苏集萃微纳自动化***与装备技术研究所有限公司 | 零件的在线测量方法 |
CN110146044A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-20 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 一种tcp精度测量及校准方法 |
CN110146044B (zh) * | 2019-06-14 | 2021-12-28 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 一种tcp精度测量及校准方法 |
CN111152216A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-15 | 福州国化智能技术有限公司 | 一种自动矫正工业机器人的工具中心点的方法 |
CN111152216B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-04-26 | 福州国化智能技术有限公司 | 一种自动矫正工业机器人的工具中心点的方法 |
CN115237056A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-10-25 | 佛山智能装备技术研究院 | 工业机器人多工具快速纠偏方法 |
CN115237056B (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-13 | 佛山智能装备技术研究院 | 工业机器人多工具快速纠偏方法 |
CN117226856A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 睿尔曼智能科技(北京)有限公司 | 一种基于视觉的机器人自标定方法及*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103115629A (zh) | 机器人柔性视觉测量***中工具坐标系快速修复方法 | |
Tavares et al. | Collaborative welding system using BIM for robotic reprogramming and spatial augmented reality | |
CN108274231B (zh) | 舱段类零件自动对接装置及控制方法 | |
CN104690551B (zh) | 一种机器人自动化装配*** | |
CN106239516B (zh) | 机器人控制装置、机器人以及机器人*** | |
CN104722926B (zh) | 一种机器人三维激光自动切割***方法 | |
CN106238969B (zh) | 基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工*** | |
US9149931B2 (en) | Robot system, robot control device and method for controlling robot | |
CN104972362B (zh) | 智能力控机器人磨削加工***和方法 | |
US8942850B2 (en) | Method and system for assisting in the handling of robotized machines in a congested environment | |
CN102001451B (zh) | 基于四个数控***、调姿平台和移动托架的飞机部件调姿、对接***及方法 | |
KR20190118679A (ko) | 도구 경로들의 자동 생성 | |
Nagata et al. | Development of CAM system based on industrial robotic servo controller without using robot language | |
CN205650975U (zh) | 基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工*** | |
CN107610579A (zh) | 基于vr***控制的工业机器人示教***及其示教方法 | |
CN111347431A (zh) | 一种手持工具示教的机器人示教喷涂方法和装置 | |
CN110081821A (zh) | 智能化高铁白车身装配质量检测装置及其方法 | |
US20110046783A1 (en) | Method for training a robot or the like, and device for implementing said method | |
CN105538015A (zh) | 一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法 | |
KR100644174B1 (ko) | 로봇 용접의 보정방법 | |
US10022868B2 (en) | Inverse kinematic solution for multi-joint link mechanism, and teaching-data creating device using the inverse kinematic solution | |
Kleinkes et al. | Laser Tracker and 6DoF measurement strategies in industrial robot applications | |
Dong et al. | Off-line programming of Spot-weld Robot for Car-body in White Based on Robcad | |
CN109055930B (zh) | 一种工件表面损伤的快速修复方法 | |
KR102034543B1 (ko) | 부품 조립용 로봇 시스템의 제어방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130522 |