(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210426964.7 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 长春理工大 学 地址 130022 吉林省长 春市朝阳区卫星路 7186号 (72)发明人 苏成志　王俊毅　王恩国　冯薪　 (74)专利代理 机构 北京中理通专利代理事务所 (普通合伙) 11633 专利代理师 刘慧宇 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06F 17/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B25J 11/00(2006.01)B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于机器视觉的喷涂机器人与变位机位姿 关系标定方法 (57)摘要 基于机器视觉的喷涂机器人与变位机位姿 关系标定方法， 属于机器人与变位机位姿关系标 定技术领域， 为了解决现有技术中标定过程自动 化水平低的问题， 该方法包括以下步骤， 步骤1： 采集标定数据； 首先， 将棋盘格标定板安装于两 轴变位机末端， 相机固定在机器人末端； 其次， 控 制两轴变位机的转轴运动， 带动标定板运动， 相 机拍摄标定板得到像素坐标系{H}上的标定板图 像， 步骤2： 计算Aj(u， v)在相机坐标系{ C}下的标 定板角点坐标； 步骤3： 计算标定板的角点坐标 CPj(Cx，Cy，Cz)在机器人基坐标系{B}下的坐标BPj (Bx，By，Bz)； 步骤4： 变位机轴方向向量的计算； 步 骤5： 变位机位置计算； 步骤6： 变位机的空间位姿 计算； 实现了非接触式采集标定数据， 无需人工 进行机器人定位操作， 提高标定的自动化 程度。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114742901 A 2022.07.12 CN 114742901 A 1.一种基于机器视觉的喷涂机器人与变位机位姿关系标定方法， 其特征是， 该方法包 括以下步骤： 步骤1： 采集标定数据； 设机器人基坐标系为{B}； 机器人末端坐标系为{E}； 相机坐标系为{C}； 标定板坐标系 为{W}； {TB}表 示由旋转轴和倾斜轴构成的两轴变位机基坐标系； 像素坐标系 {H}， 以图像的 左上角某点作为{H}的原点HO； 首先， 将棋盘 格标定板安装于 两轴变位机末端， 相机固定在机器人末端； 其次， 控制两轴变位机的转轴运动， 带动标定板运动， 相机拍摄标定板得到像素坐标系 {H}上的标定 板图像， 见公式(1)， 同时记录 机器人末端位姿矩阵 其中： aj(u， v)为第j次拍摄的标定板图像像素值， j＝1， 2， ......， n； u和 v为Aj(u， v)的 像素位置变量； M和N 为Aj(u， v)的行 数和列数； 步骤2： 计算Aj(u， v)在相机坐标系{C}下的标定板角点坐标CPj(Cx，Cy，Cz)， j＝1， 2， ......， n； 利用Opencv3 中Harris角点检测算法， 把Aj(u， v)代入公式(2)得到在相机坐标系{C}下 的第j次拍摄的所有角点的坐标CPj(Cx，Cy，Cz)； 步骤3： 计算标定板的角点坐标CPj(Cx，Cy，Cz)在机器人基坐标系{B}下的坐标BPj(Bx，By， Bz)； 将第j次拍摄的标定 板的角点 坐标CPj(Cx，Cy，Cz)代入公式(3)求出BPj(Bx，By，Bz)， 其中： 为{B}相对于{E}的转换矩阵； 为{E}相对于{C}的转换矩阵； 步骤4： 变位机轴方向 向量的计算； 从第1次到第n次拍摄的标定板角点BQj(Bxj，Byj，Bzj)， j＝1， 2， ......， n在平面 a1x+a2y+ a3＝z上， 将BQj(Bxj，Byj，Bzj)代入公式(4)， 求出a1， a2， a3的值， 假设变位机旋转轴的方 向向量为 其中： 分别为机器人基权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114742901 A 2坐标系{B} 中Bx，By，Bz的单位向量； 由公式(5)计算可 得n1x， n1y， n1z， 同理， 也可求出变位机倾 斜轴的方向 向量为 步骤5： 变位机位置计算； ， 从第1次到第n次拍摄的标定板角点坐标BQj(Bxj，Byj，Bzj)， j＝1， 2， ......， n在空间圆弧 b1x+b2y+b3z+b4＝‑x2‑y2‑z2上， 将点BQj(Bxj，Byj，Bzj)代入公式(6)， 求出b1， b2， b3， b4的值， 假设圆弧圆心的坐标BO1(O1x， O1y， O1z)为变位机旋转轴 上的点， 由公式(7)可得O1x， O1y， O1z， 同理， 也可求出变位机倾 斜轴上点的坐标BO2(O2x， O2y， O2z)； 步骤6： 变位机的空间位姿计算； 利用方向向量 和 求出变位机基坐 标系{TB}相对 于机器人基坐 标系{B}的姿态矩阵 为 变位机基坐标系{TB}相对于机器人基坐标系{B}位置向量 为可由公式(8)计算可 得， 其中： 得到变位机基坐标系{TB}相对于机器人基坐标系{B}的转换矩阵 从 而实现基于 机器视觉的喷涂 机器人与变位机构位姿关系标定 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114742901 A 3