[发明专利]一种磨抛工业机器人实时在线编程系统及方法

权利要求书

1.一种磨抛工业机器人实时在线编程系统，其特征在于：包括工业机器人、线结构光视觉传感器、上位机、磨抛工具、待磨抛工件，其中，线结构光视觉传感器和磨抛工具固定于工业机器人末端，工业机器人和待磨抛工件固定于地面或某一工作平台；所述线结构光视觉传感器、工业机器人均通过以太网和上位机连接；

所述磨抛工业机器人实时在线编程系统的编程方法包括以下步骤：

步骤S0、标定线结构光视觉传感器以及标定磨抛工具；

采用传统的四点标定工具法来标定磨抛工具，获取工具末端坐标系在机器人末端坐标系中的空间位姿齐次变换矩阵T；

标定线结构光视觉传感器具体如下：

步骤S01、标定相机坐标系和激光平面坐标系；

将标定板垂直于相机光轴固定，调整相机参数，使标定板在相机视野内成像清晰；工业机器人使相机绕相机光轴旋转，并在保持相机成像清晰的前提下调整相机至标定板的距离，运动到激光平面与标定板相交，取线上一点D，此时关闭激光拍摄一张照片1；重复上述运动，使激光平面与标定板相交，取点E，此时关闭激光拍摄一张照片2；重复上述运动，使激光平面与标定板相交取点F，此时关闭激光拍摄一张照片3；最后，关闭激光，工业机器人进行多次移动、拍照使标定板覆盖视野区域；

使用所有标定板照片按传统方式标定出相机内参，同时，分别设置照片1、照片2和照片3中标定板坐标系为相机外参1、外参2和外参3，并获得相应的外参1、外参2和外参3中的原点坐标，通过所述三个原点坐标确定激光平面坐标系，即求出激光平面坐标系在相机坐标系中的位姿转换关系C；

步骤S02、标定机器人末端到激光平面坐标系的手眼转换关系；

使用传统三点法对步骤S01中的标定板进行标定，得到标定板坐标系，记为B，工业机器人使激光平面坐标系与标定板坐标系B重合，并记录下此时机器人末端的位姿，记为R，则机器人末端坐标系到激光平面坐标系的转换关系为：

步骤S1、对待磨抛工件进行实时三维重建，具体如下：

机器人夹持线结构光视觉传感器绕待磨抛工件旋转，并记录当前机器人末端在机器人基坐标系中的位姿

然后对每次拍摄到打在待磨抛工件表面的激光线进行离散，得到离散的照片像素点，即表面离散点，照片像素点经过步骤S01得到的激光平面坐标系在相机坐标系中的位姿转换关系C转换得到所述表面离散点在激光平面坐标系中的位姿，记为Tc，利用步骤S0标定的机器人末端坐标系到激光平面坐标系的位姿为将在激光平面坐标系中的待磨抛工件(5)的位姿Tc转换为机器人基坐标系中的待磨抛工件(5)的 三维位姿Tb为：

步骤S2、工业机器人程序实时在线生成，将步骤S1得到的机器人基坐标系中的待磨抛工件表面的三维位姿Tb转换为相应的工业机器人程序，同时，将机器人工具坐标系设置为磨抛工具T，将工业机器人程序发送至工业机器人，工业机器人执行该程序。

2.根据权利要求1所述的一种磨抛工业机器人实时在线编程系统，其特征在于：所述线结构光视觉传感器由相机和线状激光发生器组成。