[发明专利]一种机器人线激光快速手眼标定方法

说明书

本发明提供一种机器人线激光快速手眼标定方法，包括：将线激光相机安装在机器人末端，完成安装调试，同时准备一个顶部存在尖点的顶针；使用线激光相机照射顶针，标定变换矩阵的z向分量；保持线激光相机姿态不变，移动线激光相机照射顶针，标定变换矩阵的x向分量；求解标定变换矩阵的y向分量，并用于校正标定变换矩阵的x向分量；多次变换线激光相机的姿态，照射顶针，标定变换矩阵的位置分量；整合得到手眼变换矩阵。本发明的有益效果：采用分解标定方法，简化了标定方程的求解；采用标定——校正——标定方法，提高了手眼标定精度。

技术领域

本发明涉及手眼标定领域，尤其涉及一种机器人线激光快速手眼标定方法。

背景技术

线激光相机具有结构简单、非接触、测量速度快等优点，在工业领域高精度测量中有大量的应用需求。实际应用中，高精度测量不仅取决于测量系统本身的精度，也取决于线激光相机坐标系与机器人法兰坐标系的手眼标定精度。

线激光相机机器人手眼变换矩阵描述的是线激光相机相对机器人末端的旋转与偏移，其标定的常用方法有接触式标定和非接触式标定：

1、非接触式标定的方法有标准球法，标定板法，通过多次变换机器人的位姿扫描在同一个位置的标定板(或标准球)，构造出高次超定方程进行求解。然而方程通常难以求解并易陷入局部最优，标定过程较为复杂。

2、接触式的标定方法需要借助各种标定工具如标定针、标定球、标定工装等工具进行线激光的手眼变换矩阵的标定。不同的激光器需要设计不同的工装，不具有普适性。

因此需要一种求解方便、精度高、标定过程简单并且普适性好的手眼标定方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实际要解决的技术问题是：提供一种求解方便、精度高、标定过程简单并且普适性好的手眼标定方法。

为此，本发明提供了一种机器人线激光快速手眼标定方法，采用分解标定方法，分步标定手眼标定矩阵中的各个部分，并在标定过程中同时进行了校正，保证了标定矩阵的3阶顺序主子式符合旋转矩阵要求，最终提高了线激光的手眼标定精度。

本发明提供一种机器人线激光快速手眼标定方法，包括以下步骤：

S101：将线激光相机安装在机器人末端，完成安装调试，并准备一根顶部存在尖点的顶针置于工作台；

S102：调整机器人，保持线激光相机姿态不变，以不同方式移动线激光相机，使线激光中心光束与顶针尖点多次重合，从而计算标定变换矩阵的z向分量；

S103：调整机器人，保持线激光相机姿态不变，移动线激光相机照射顶针，并使线激光相机沿着激光线的方向进行移动，标定变换矩阵的x向分量；所述激光线经过顶针尖点但激光线中心不与顶针尖点重合；

S104：求解标定变换矩阵的y向分量，并用于校正标定变换矩阵的x向分量。

S105：多次变换线激光相机的姿态，照射顶针，标定变换矩阵的位置分量；

S106：根据标定变换矩阵的x、y、z向分量整合得到手眼变换矩阵。本发明提供的技术方案带来的有益效果是：(1)采用分解标定方法，分步标定手眼标定矩阵中的各个部分，简化了方程(原始方程为高次超定方程，无解析解)的求解，可求出解析解。(2)采用标定——校正——标定方法，保证了标定矩阵的3阶顺序主子式符合旋转矩阵要求，使得标定矩阵不仅有数学意义，更有着实际的物理意义。(3)从标定效果上来看，本发明提高了线激光的手眼标定精度，并且不需要自制标准标定件，标定精度高、普适性好。

附图说明

图1是本发明一种机器人线激光快速手眼标定方法的流程示意图；

图2为激光线中心正好照射到顶针的尖点时的图像；

图3是激光线中心与顶针的尖点存在偏置的图像。