[发明专利]一种基于视觉引导的机器人多孔接触式自动测量方法

说明书

本发明针对一种具有多个深孔的工件，提供了一种在视觉的引导下，机器人运用接触式测量自动测量深孔的孔径、垂直度等参数的方法，属于机器人测量领域。其主要步骤有，对视觉系统进行标定；标定工件坐标系；获取工件上待测圆孔的空间位置；对工件上的圆孔进行编号，从而对测量路径进行规划；视觉引导机器人运动到起始测量位置并监控测量过程。所述对待测量工件的标定，发明了一种借助视觉对工件进行标定的方法；在对圆孔进行编号的过程中，发明了一种能够使视觉识别到的圆孔能与实际工件上的圆孔一一对应的编号方法；在测量过程中，发明了一种避免测针与工件发生碰撞的方法。此种机器人测量方法，借助视觉的引导使机器人进行接触式自动测量，既保留了接触式测量的精确性，又提高了接触式测量的速度，省去了繁杂的示教过程，避免了测头的碰撞损坏，大大提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及机器人测量问题领域，更具体地，涉及一种基于视觉引导的机器人多孔接触式自动测量方法。

背景技术

在机械加工行业，孔是重要的加工对象，孔径测量结果是判断加工质量的重要指标，测量精度将直接影响后续装配工序，进而影响零部件的整体性能。在核工业生产中，根据任务需求生产出了一批整体尺寸大、孔数目多的工件，后续的装配任务要求先对工件孔径进行测量，测量任务复杂繁重，目前采用人工使用计量工具如百分表、千分尺、气动量仪等方式进行，人为因素影响较大，测量效率低，产品的制造周期长。为了提高生产效率，确保测量精度，亟需一种机械自动化测量的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在公开一种基于视觉引导的机器人多孔接触式自动测量方法，尤指一种针对一个多个深孔的工件，在视觉的引导下，机器人运用接触式测量自动测量深孔的孔径、垂直度等参数的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案主要包括以下过程：

步骤1、对测量设备进行组装；

参考图1，本发明针对一个多个深孔的工件，需要对其深孔的孔径、垂直度等参数进行测量，将传感器装载在机器人末端，用于检测测针是否与待测工件孔内壁相接触，若机器人控制系统接收到触碰信号，则控制机器人停止当前运动并记录机器人各关节编码器返回的位置信息，然后开始下一段轨迹任务。

步骤2、对所使用摄像机进行标定，获取摄像机的内参，标定完成后将单个摄像机装在机器人末端上，对其进行手眼标定获取摄像机与机器人末端的相对位姿；

所述摄像机标定采用张正友标定法，由摄像机从不同方向拍摄棋盘格，实时对摄像机进行标定，获取摄像机的内参,进行手眼标定时可将棋盘格固定，则棋盘格坐标系{G}相对于机器人基坐标系{B}固定不变，于是驱动机器人从不同的方向拍摄棋盘格，则有其中{W}表示机器人末端坐标系，{C}表示摄像机坐标系，可由机器人正运动学得到，即为摄像机外参，可由摄像机标定得到。令则有AX＝XB，再运用Tsai算法求解该方程，获取摄像机相对于机器人末端的位姿。

步骤3、运用摄像机对工件进行标定，获取工件相对于机器人基座标系的相对位姿以及工件上各圆孔在机器人基座标系中的坐标；

在工程图上绘制工件形状的最小外接正方形，并获取该最小正方形的实际尺寸。以该正方形作为标志物，对摄像机进行标定，获取摄像机内参数矩阵M₂，即为待测量工件相对于摄像机坐标系的位姿，则待测量工件相对于机器人基坐标系的位姿为在已知摄像机内、外参数的情况下，由霍夫变换识别出工件中圆孔的圆心，并获取其像素坐标，由摄像机成像模型方程，便可以求出各圆孔在工件坐标系下的坐标，经坐标系变换便可求取各圆孔圆心在机器人基坐标系下的坐标。

步骤4、求出工件外形的重心，根据每个圆孔圆心到工件重心的距离大小对工件上的各圆孔进行编号；