工业机器人视觉检测系统的现场标定技术

介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系统坐标变换链,以MD—H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型,同时,对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵,实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准,进而完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明：该方法操作简单,能够获得±0.30m

21 0 0年第 2 9卷第 2期

传感器与微系统 ( rnd cradM coytm T c nl is Ta su e n irss eh o g ) e oe

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工业机器人视觉检测系统的现场标定技术王一，任永杰，刘常杰，叶声华(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 3 0 7 ) 0 0 2

摘

要：介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系

统坐标变换链， MD H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型，以—同时，对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵，实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准，而进完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明：方法操作简单，够获得± . 0该能 03 mm的标定精度。 关键词：工业机器人；车身检测；距离精度；配准中图分类号：T 22 P 4文献标识码：B 文章编号：10 -7 7 2 1 )2- 8 -4 0 09 8 (0 0 0 -03 0 0

on。 ed c lbr to fv s li s c i n s se b s d i f l a i a i n o iua n pe to y t m a e0n ncUS r al r b t l I t l o o WA G Y,R N Y n -e I hn -e Y h n—u N i E o gj,LU C a g i, E S e gh a i j( tt yL b rtr f rc inMesrn eh oo ya dIsrme t, ini nv ri, SaeKe a o aoyo eio au igT c n lg n t P s n u ns TajnU ies y tTa j 00 2, hn ) ini 3 0 7 C ia nAb t a t T e o r i ae s r c: h c o d n t me s r me t rn i a f f xb e n o -ie v s a n p cin s se a u e n p cp l o l il a d n l iu l i s e t y tm b s d n i e n o a e o u ie s li d s a o o s ito u e .I r e o o ti l s d l o n c u ae c o d n t r n fr t n, nv r a n u t lr b t i n r d c d n o d r t b an c o e -o p a d a c r t o r i a e t s ma

i i r a o o d sa c c u a y c l r t n mo e o o o s e t b ih d b d p i g MD— c n e t n T e s me c l r t n i n e a c r c ai ai d l fr b t i sa l e y a o t t b o s n H o v n i . h a ai ai o b o■ 1 J■ l

p i t s d t o e s t i k p r mee s a e r gse e o t e l s r t c e o r i ae b s d o i g l r v u on su e o c mp n a e l a a tr r e i r d t h a e r k r c o d n t a e n sn u a a e n t a ld c mp s in T e t n fr t n r m h o o a e fa st h a a r ee i e . x e me tr s l e o o i o . h r so ma i s f t a o o t e r b t s r me o t e c rf me a e d tr n d E p r n e u t b m i s s o h t h t o sp a t a t i l p r t n a d s t f co y p e iin o±0 3 h w t a e meh d i rc il wi smpe o e ai n a i a tr r c s f t c h o s o . 0 mm. Ke r s id sra r b t a o y i s e t n;d sa c c u a y e itain y wo d: n u t l o o;c rb d n p c i i o i n e a c r c;rg srt t o

0引言

触式的外部位姿标定，此类方法操作方便，由于运动学模但型的不准确性和接触式测量存在人为瞄准误差的影响，难

基于通用工业机器人的柔性在线车身检测系统是机器视觉在工业质量检测领域的重要应用，实现了对大型工件

以保证较高的标定精度和重复精度。Hih R L等人建立 m 了一种同时包含手眼关系和机器人外部位姿关系的齐次变换矩阵方程，并通过迭代的方法获得数值解；苏剑波提出了基于主动视觉的双机器人基坐标系标定方法，通过在一个机器人末端安装摄像机观察另一个机器人上一个特征点的已知运动来实现。本文考虑了运动学模型误差对机

10 0%在线实时质量监控，具有低成本优势、速适应新产快品检测

的能力和高度的自动化程度。然而，由于系统结构复杂，尺寸链传递环节较多，响测量精度的因素也很多，影

且各因素之间互相关联，给精度控制带来一定困难，主要体现为： ) 1机器臂作为复杂的、自由度的运动机构，多由于受

到加工和装配工艺的限制，以及环境、轮传动误差和由重齿力、应力等引起的机械变形误差等，使得自身定位精度水平不高； ) 2由于受到测量手段和方法的限制以及机器人结构特点的限制，以准确建立机器人基坐标系与现场标准坐难标系之间的坐标变换关系。 在工业现场经常使用自制杆件或者焊枪等工具进行接

器人运动精度的影响，利用基于奇异值分解的解析形式将机器人多个姿态的位置数据配准到激光跟踪仪坐标系下， 进而统一到现场车身坐标系。1系统坐标测量原理

机器人柔性在线车身检测系统通常由多台高精度通用工业机器人、立体视觉传感器、测量计算机、测量和控制软

收稿日期：0 9-7- 2 0 - -4 0 0

}基金项目：国家自然科学基金资助项目( 0 0 15; 58 5 0 )国家“ 6” 8 3计划资助项目(0 8 A 4 4 7 2 0 A 02 0 )

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