[发明专利]一种基于机器视觉的三维点胶针头的TCP标定方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的三维点胶针头的TCP标定方法，步骤如下：首先在机械臂运动空间内部安装一个相机和镜头、两个面光源以及一个棱镜；人工标定点胶针头的TCP坐标系；控制点胶机器人末端点胶针头TCP坐标系Z轴垂直于点胶机器人的XOY平面；根据人工标定的TCP坐标系；通过视觉算法得到针尖中心在经过手眼标定后在的位置为Pbase0；进行姿态校准；重复上述步骤六两次；以四次TCP点胶针头中点在世界坐标系中坐标相等为条件来建立方程组并求解；判断TCP标定结果是否满足要求。本发明通过机器视觉直接对点胶针头进行TCP标定，相对于现有方案不需要借助中间物体来进行TCP标定，做到了柔性高，简单易操作，精度高，可视化易于调试等优点。

技术领域

本发明涉及六轴工业机器人三维立体点胶技术领域，特别涉及一种基于 机器视觉的三维点胶针头的TCP标定方法。

背景技术

越来越多的机器人应用于智能制造领域，自动化点胶设备在智能制造领 域也应用的越来越广泛，而常规的平面2D点胶已经难以满足实际的需求。对 于复杂的3D曲面，通过六轴工业机器人实现复杂路径和多姿态的点胶过程是 目前应用最为广泛的方式。工具中心点TCP(ToolCenterPoint)标定误差对机器 人定位精度有较大的影响，而定位精度是影响机器人性能的重要因素；TCP 标定同时是机器人离线编程技术的基础。因此，如何快速、准确的标定TCP 就显得尤为重要。

目前已有的TCP标定方法主要是单约束点标定法，此类方法的主要缺点 在于需要人工操作，标定精度依赖于人工的操作经验，容易出现较大误差， 并且需要生产线完全停滞且耗时较久，对于点胶设备，由于需要频繁更换针 头，通过人工的方式将严重影响自动化生产线的生产效率。目前存在少数基 于外部测量的标定系统，如：

201811207015.X,一种可实现六自由度的TCP在线快速标定方法及装置, 对射式光电传感器的通断信号,需要根据特定轨迹进行标定，流程相对复杂且 成本较高。

201810640287.2，自动高精度非接触式机器人TCP标定方法，其是通过 超声波装置来实现，其算法相对复杂，且超声波装置成本较高。

201910538251.8，一种基于垂直反射的机器人TCP标定方法，提出了通 过平面镜作为辅助工具以及双目视觉系统实现TCP标定，但在应用中需要安 装在机器人末端，在实际中可能受到空间和结构限制不利于现场应用。

202010180243.3，一种基于视觉的机器人TCP标定方法，通过两个成90° 夹角的相机和一个固定的球体，实现TCP标定，移动过程中为每次步进1个 单位，这就大大限制了其工作效率，而需要固定的球体实际中应用不仅仅增 加了复杂性而且受到较大限制。

202010316233.8,一种弧焊机器人工具坐标系在线快速校准系统及其方法, 通过两个二维激光传感器，实现TCP标定，但其成本相对较高且对激光器的 安装要求较高。

这些方法虽然均能实现TCP标定，但这类系统通常造价相对较高或针对 实际应用不够简单灵活。因此针对实际应用中，亟待提出一种简单易操作， 价格低廉，耗时短效率高的三维点胶机器人TCP标定的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于机器视 觉的三维点胶针头的TCP标定方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种基于机器视觉的三维点胶针头的TCP标定方法，步骤如下：

步骤一、首先在机械臂运动空间内部安装一个相机和镜头、两个面光源 以及一个棱镜，通过45°的棱镜实现在一个相机中观察到针头在另一个方向 上的位置；

步骤二、人工标定点胶针头的TCP坐标系；