基于末端编号靶球的工业机器人测量方法

1.一种基于末端编号靶球的工业机器人测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、对工作空间整体布局，将编号靶球等装置安装固定；
B、将双目CCD摄像头校准，借助标准工具求解靶球准确的数据模型；
C、更新控制软件的机器人DH运动学模型，得到靶球坐标系的理论位置姿态；
D、侦测靶点，采集编号靶点图像，并进行数据处理得出坐标值；
E、将靶点坐标由相机坐标系转换到机器人基坐标系；
F、侦测机器人零位状态下靶点坐标，控制机器人完成指定动作，再次侦测靶点坐标，由捕捉的靶点坐标求解球心位置与姿态；
G、实验验证，提高定位精度。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述步骤C中，工业机器人六个关节根据DH运动学模型建立坐标系，模型中连杆i-1和连杆i固连坐标系的齐次变换矩阵定义为：
i-1
Ti＝Trans(Z,di)Rot(Z,θi)Trans(X,ai)Rot(X,αi)
其中，a为连杆长度，α连杆扭角，d连杆距离，θ关节角度变量；若机器人的基座坐标系Base与末端法兰坐标系Flange分别与一、六关节坐标系重合，两者之间的总变换为：
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述步骤E中，需要导入到机器人控制器中的位姿数据是要相对Base坐标系的，靶球Tool与Base之间的转换矩阵可以通过机器人的内部结构参数即所建立DH模型获得，Camera与靶球Tool之间的转换矩阵可以通过相机标定获得，这样空间任意靶点A的坐标(或靶点测量模型坐标系的位姿)可以通过下列坐标系转换公式得到：
其中： 为空间点A在机器人基坐标系下的坐标， 为机器人末端靶球位姿， 为相机坐标系与靶球坐标系的转换矩阵， 为空间点A(或坐标系A)在相机坐标系下的坐标(或位置姿态)。
2
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述步骤F中，根据公式(x-x0)+(y
2 2 2
-y0)+(z-z0)＝r 由已知至少四个靶点坐标列出方程组，根据克莱姆法则解出球心实际坐标。以球心为原点，靶球自转轴为z轴，指向球体表面正前方的定位特征孔，x轴指向本初子午线，y轴指向东经90度，并有定位孔，建立坐标系。由不规则的靶点设置和已知坐标，区分靶点编号，求解坐标系姿态变化，主要由以下公式实现：球坐标与直角坐标转换公式x＝rcosβcosα，y＝rcosβsinα，z＝rsinβ；点P从位置1(x1，y1，z1)到位置i(xi，yi，zi)的运动变换为
注意：αi，βi分别为点P在位置i处经度和纬度，C1i为点P从位置1运动到位置i的位移矩阵，在求得αi，βi后很容易计算得到，而靶点P的位置i由摄像头捕捉的其他靶点位置和已知编号靶点的距离关系求得。

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