本公開總體上涉及機(jī)器人制造操作，并且更具體地涉及在制造操作期間識(shí)別工件坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)器人坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移的變換。

背景技術(shù)：

飛行器制造過程依賴于機(jī)械固定裝置來保持正在被組裝的工件，并且依賴于技工來將在工件上執(zhí)行制造操作的工具對(duì)準(zhǔn)。逐漸地，帶有工具的機(jī)器人用于執(zhí)行先前需要這種手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)操作的制造功能。然而，機(jī)器人工作操作的準(zhǔn)確性依賴于知道工件相對(duì)于機(jī)器人及其相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)工具的放置。

可以由機(jī)器人操作者使用安裝在工具上的相機(jī)定位特定特征部諸如孔或基準(zhǔn)標(biāo)記來對(duì)準(zhǔn)工具。通常，在手動(dòng)干預(yù)的幫助下，使用數(shù)控程序命令，使相機(jī)非常緩慢地靠近工件放置，以便相對(duì)于雜亂的背景準(zhǔn)確地配準(zhǔn)小特征部。然而，必須防止其上定位有相機(jī)的機(jī)器人臂意外地接觸工件，或者對(duì)相機(jī)、機(jī)器人臂或工件中的任何一個(gè)或全部的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。這種緊密接近放置可涉及機(jī)械探針或光學(xué)傳感器的使用，以及操作者的耗時(shí)的視覺檢查。當(dāng)半自主地識(shí)別了足夠的特征部以在三維旋轉(zhuǎn)和平移中導(dǎo)出工件坐標(biāo)系時(shí)，工件能夠配準(zhǔn)到機(jī)器人的坐標(biāo)系，并且操作者能夠開始完全自主的機(jī)器人組裝操作，諸如切割、鉆孔、緊固或焊接。上述半自主對(duì)準(zhǔn)操作是勞動(dòng)密集型的，并且能夠給制造操作周期增加10分鐘或更長時(shí)間。除了工件特征部的機(jī)器視覺測量通常所依賴的末端執(zhí)行器相機(jī)之外，3d定位裝置諸如激光測距設(shè)備或激光投影儀是大且昂貴的，并且引入它們自己的后校準(zhǔn)殘余偏移誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本公開的方面，相對(duì)于機(jī)器的末端執(zhí)行器定位工件的方法包括利用反射元件識(shí)別工件上的點(diǎn)，在聯(lián)接到末端執(zhí)行器的相機(jī)的成像器處接收包括從反射元件接收的光的光束，以及識(shí)別在成像器處從反射元件接收的光的質(zhì)心。該方法也包括確定質(zhì)心距從反射元件接收的光的質(zhì)心的預(yù)測位置的偏移，以及使用該偏移確定工件相對(duì)于末端執(zhí)行器的實(shí)際位置。

在本公開的另一方面，一種用于相對(duì)于工件定向機(jī)器人臂的末端執(zhí)行器的系統(tǒng)包括附接到末端執(zhí)行器的相機(jī)。該相機(jī)具有在相機(jī)的透鏡與相機(jī)中的成像器之間形成的視線。該系統(tǒng)也包括附接到末端執(zhí)行器的光束源，該光束源投影光束；以及分束器，其將來自光束源的光束與相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制器，其基于來自工件上的多個(gè)位置中的每一個(gè)的成像器上的返回光的相應(yīng)質(zhì)心，使用從所述多個(gè)位置反射的光束的返回光來計(jì)算從末端執(zhí)行器坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的變換。

在本公開的又一方面，一種適合用于確定工件的位置的末端執(zhí)行器包括附接到機(jī)器人臂的框架、用在制造操作中聯(lián)接到框架的作業(yè)工具以及聯(lián)接到框架的相機(jī)，該相機(jī)具有沿相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)的透鏡和成像器。末端執(zhí)行器也包括產(chǎn)生光束的光束子組件以及具有至少一個(gè)反射器的分束器，所述至少一個(gè)反射器沿相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)光束，并且允許光束的反射的至少一部分傳遞到成像器。

已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)能夠在各種實(shí)施例中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或者可以在其他實(shí)施例中組合，其進(jìn)一步的細(xì)節(jié)能夠參考下面的描述和附圖而見到。

附圖說明

為了更完整地理解所公開的方法和設(shè)備，應(yīng)當(dāng)參考根據(jù)附圖更詳細(xì)地說明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1是示出根據(jù)本公開的工件和機(jī)器人的透視圖；

圖2是圖1的工件的進(jìn)一步的圖示；

圖3是另一個(gè)工件和機(jī)器人的透視圖；

圖4是工作環(huán)境中的末端執(zhí)行器的成像組件的圖示；

圖5是工件和機(jī)器人的替代實(shí)施例的圖示；

圖6是工作環(huán)境中的末端執(zhí)行器的替代實(shí)施例；

圖7是圖4的成像組件的相機(jī)的成像器處的反射光的質(zhì)心的圖示；

圖8是機(jī)器人臂和末端執(zhí)行器相對(duì)于兩個(gè)反射器的頂視圖；以及

圖9是根據(jù)本公開的由光學(xué)定位用于機(jī)器人操作的工件的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行的操作的圖示。

應(yīng)當(dāng)理解，附圖不一定按比例繪制，并且所公開的實(shí)施例有時(shí)以圖解的方式和以局部視圖的方式進(jìn)行說明。在某些情況下，可省略對(duì)于理解所公開的方法和設(shè)備不必要的或使得其他細(xì)節(jié)難以察覺的細(xì)節(jié)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于本文所示的特定實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

機(jī)器人制造操作的元素之一是機(jī)器人或更精確地機(jī)器人的末端執(zhí)行器將以非常精確且可重復(fù)的方式沿著固定的空間軌跡操作。因此，工件在三維旋轉(zhuǎn)和平移中相對(duì)于機(jī)器人的坐標(biāo)系的位置對(duì)于成功的自主制造操作是重要的。在一些制造環(huán)境中，這種放置的誤差容限會(huì)在三個(gè)維度中的每一個(gè)中均小于百分之一或甚至千分之一英寸。如上所述，工件坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)器人的坐標(biāo)系的確定可使用基準(zhǔn)標(biāo)記或其他參考點(diǎn)，諸如拐角，其能夠使用末端執(zhí)行器上的相機(jī)來識(shí)別。然而，通常這種相機(jī)在宏觀水平上操作并且被放置得非?？拷鶞?zhǔn)標(biāo)記或參考點(diǎn)，以便使用機(jī)器視覺檢測和提取算法來針對(duì)雜亂的背景圖像光學(xué)地辨別工件特征部?？紤]到機(jī)器人與具有大的位置不確定性的工件的接近操作，通常需要手動(dòng)操作者干預(yù)以防止意外的機(jī)器人與工件的碰撞。這經(jīng)常需要操作者將相機(jī)移動(dòng)到精確的特征部位置或使用機(jī)械探針(feeler)，以防止相機(jī)或末端執(zhí)行器與工件無意的物理接觸。一旦以合理的精度知道工件的主體姿態(tài)，機(jī)器人可以高精度高速地執(zhí)行后續(xù)操作。

以下討論公開了用于使用從與工件相關(guān)聯(lián)的已知點(diǎn)反射的光來確定工件相對(duì)于末端執(zhí)行器坐標(biāo)系的坐標(biāo)系的系統(tǒng)和方法?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1是諸如可以在制造操作中采用的工件100的圖示。工件100可以是單個(gè)元件，或者可以是如圖1所示的子組件。工件100可包括設(shè)置在精確已知的位置處的孔106、108、110、112，例如作為先前制造操作的一部分?？?06、108、110、112可以在先前的制造操作步驟中產(chǎn)生，在所述步驟中，工件100已經(jīng)處于已知的位置。機(jī)器人臂102可具有末端執(zhí)行器104，并且在圖1所示的應(yīng)用中，可具有工具105。末端執(zhí)行器104還可包括相機(jī)組件，下面參照?qǐng)D4更詳細(xì)地討論該相機(jī)組件。

圖2示出一個(gè)或多個(gè)反射器120、122、124、126在工件100上的放置。反射器120、122、124、126中的每個(gè)可具有相應(yīng)的安裝柱121，其允許反射器120、122、124、126準(zhǔn)確地但可移除地設(shè)置在工件100上。反射器120、122、124、126被設(shè)計(jì)成在被照射時(shí)提供漫射的高反射率、高對(duì)比度圖像，如下面更詳細(xì)討論的。合適的反射器可商購自例如新罕布什爾州倫敦德里的激光投影技術(shù)公司(laserprojectiontechnologiesinc.oflondonderry，newhampshire)。

在圖3中示出反射器120、122、124、126的使用的替代方案，其中，代替反射器120、122、124、126，由吸收環(huán)包圍的反射涂料點(diǎn)130-138可以設(shè)置在工件100上的各個(gè)點(diǎn)處。反射涂料點(diǎn)130-138可提供漫反射表面。吸收環(huán)可以吸收與涂料點(diǎn)相鄰的大多數(shù)入射光。反射點(diǎn)周圍的吸收環(huán)產(chǎn)生高對(duì)比度輻射對(duì)象。反射涂料點(diǎn)130-138和吸收環(huán)也可以例如通過在先前的制造操作中的機(jī)器人準(zhǔn)確地放置在工件100上。

圖4示出用于光學(xué)定位用于機(jī)器人操作的工件的成像組件160的實(shí)施例。成像組件160可附連到末端執(zhí)行器104，使得其在末端執(zhí)行器104內(nèi)并且相應(yīng)地與工具105的物理關(guān)系被準(zhǔn)確地知道。成像組件160可包括光束子組件162和成像器子組件164。

光束子組件162可包括光束源166、光束擴(kuò)展器168和平面鏡170。在一個(gè)實(shí)施例中，光束源166可以是產(chǎn)生窄帶偏振光束186的激光器。光束擴(kuò)展器168將光束源166的輸出加寬到期望的直徑187。例如，如果工件100的姿態(tài)的平均變化是1/2英寸，則光束的期望直徑可以是1英寸，使得光束可能在瞄準(zhǔn)特定反射器120的標(biāo)稱或預(yù)期位置時(shí)包繞該特定反射器120。光束源166和光束擴(kuò)展器168是可商購的柜臺(tái)可購(over-the-counter)產(chǎn)品。平面鏡170簡單地用于改變用于圖4所示的物理配置的光束186的路徑。基于空間要求，其他物理配置是可能的。例如，如果可以在末端執(zhí)行器104中適應(yīng)對(duì)成像組件160的占用空間(footprint)的所需改變，則光束源166和光束擴(kuò)展器168可以旋轉(zhuǎn)90°并且向上移動(dòng)到平面鏡170的大致位置。

成像器子組件164可具有包括透鏡174和成像器176的相機(jī)172。成像器176可具有焦平面178，焦平面178的中心可以在反射器成像操作期間用作末端執(zhí)行器104的旋轉(zhuǎn)的參考點(diǎn)。這將在下面參考圖8更詳細(xì)地討論。透鏡174可以是適合在從幾英寸到無限遠(yuǎn)的距離范圍內(nèi)使用的可變焦距宏透鏡。透鏡174和成像器176形成相機(jī)172的視線。

成像器子組件164還可包括分束器180，在一個(gè)實(shí)施例中，分束器180包括偏振涂覆的分束表面182。分束器180允許光束186與相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)，使得出程光和回程光可以是同軸的。窗口184可用于將光透射進(jìn)并透射出成像組件160。

在操作中，成像組件160可以瞄準(zhǔn)反射器120的預(yù)期位置，使得從成像組件160出來的光束186包繞反射器120。反射光束188可以被透射回成像器子組件164。在工件100在預(yù)期之外地不在適當(dāng)?shù)奈恢玫那闆r下，可移動(dòng)末端執(zhí)行器104以致使光束186從預(yù)期位置以螺旋向外的模式移動(dòng)，直到反射表面被包繞在光束186中并且在相機(jī)172處捕獲反射光束188，從而指示已經(jīng)定位了反射器。如果沒有發(fā)現(xiàn)反射器，或者如果發(fā)現(xiàn)的反射器距預(yù)期位置超出了閾值極限，則會(huì)出現(xiàn)誤差并且可通知操作者。

雖然在一些情況下反射光束188可以被容易地識(shí)別，但是其他因素可以組合以使得反射光束188更加難以清楚地識(shí)別。這些條件可包括到反射器120的距離、非常明亮的寬帶架空燈、來自焊接操作的迷霧、高濕度、圍繞反射器的工件的圖像等。可以采取步驟來改善反射光束188的信噪比。

一種信噪比改善技術(shù)使用偏振涂覆的分束表面182。出程光束186可以是s偏振的并且從表面182完全反射。然而，反射光束188可包括s偏振光和p偏振光兩者，使得s偏振光190被反射，并且p偏振光穿過分束表面182到達(dá)相機(jī)172。入射到表面182的其他光的透射或反射將取決于表面182涂層的寬帶光學(xué)性質(zhì)。另一個(gè)有利的實(shí)施例可采用圓偏振來代替線偏振光源166和分束表面182。

另一種信噪比改善可利用成像器176的性質(zhì)。大多數(shù)像素化成像器176包含濾色器馬賽克，其中在像素上的每個(gè)馬賽克元件/元素對(duì)窄帶色光諸如三原色是能透射的。當(dāng)計(jì)算反射器圖像的質(zhì)心時(shí)，僅選擇光束源166所處的成像器176原色將允許忽略在其他2個(gè)原色帶內(nèi)的進(jìn)入相機(jī)172的所有環(huán)境(白色)光。也就是說，光束源166可以被選擇為呈現(xiàn)在濾色器馬賽克元件/元素中的一個(gè)內(nèi)的光束顏色。這有效地在反射器圖像和圖像中的一切別的東西之間產(chǎn)生更清晰的對(duì)比度，從而導(dǎo)致對(duì)反射器圖像質(zhì)心的更準(zhǔn)確的計(jì)算。

圖5示出光學(xué)定位用于機(jī)器人操作的工件的替代實(shí)施例。在圖5的實(shí)施例中，使用例如發(fā)光二極管(led)的有源光源125代替圖2的反射器120。有源光源125可輸出隨機(jī)偏振的光束，或者優(yōu)選地包括濾波以輸出線偏振光束或圓偏振光束。如上所述，可以選擇有源光源的led的顏色以呈現(xiàn)在相機(jī)172的濾色器馬賽克元件中的一個(gè)內(nèi)的顏色。

圖6示出適于與圖5的實(shí)施例一起使用的示例性成像組件250。成像組件250可包括與圖4的成像組件160中使用的相機(jī)相同或相似的相機(jī)172。相機(jī)172接收在有源光源125處產(chǎn)生的光束256。成像組件250可包括分束器180以提供如上所述的環(huán)境光噪聲降低。當(dāng)使用時(shí)，偏振涂覆的分束表面可以僅使具有包括線性或圓形的單個(gè)偏振的光束258通過。然而，因?yàn)橛性垂庠?25可以是隨機(jī)偏振的，所以由分束器180提供的附加噪聲降低可能不可實(shí)現(xiàn)或不必要。

轉(zhuǎn)向圖7，來自相機(jī)172的成像器176被示出為顯示了假設(shè)工件100完美地處于其預(yù)期位置時(shí)反射光束188的預(yù)期位置194。也就是說，成像組件160瞄準(zhǔn)反射器120的預(yù)期位置，使得如果工件被正確定位，則反射光束188的質(zhì)心將落在成像器176的正中心。該點(diǎn)在該圖示中被指定為位置cx，cy。反射光束188的實(shí)際圖像196也在圖7中示出。反射光束188的二維質(zhì)心198被指定為u，v。使用這兩個(gè)維度測量、它們對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱三維位置以及關(guān)于相機(jī)的已知信息諸如焦距和透鏡特性，能夠使用方程和方法來重建旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移向量t，其將標(biāo)稱設(shè)定姿態(tài)的工件變換為實(shí)際設(shè)定姿態(tài)的工件——期望的目標(biāo)。一個(gè)這樣的方程和方法是在公共領(lǐng)域中找到的solvepnp()函數(shù)。solvepnp()函數(shù)的一個(gè)表達(dá)式是：

m′＝a[r|t]m′方程式1

其中：

[xyz1]’是反射器120、122、124、126等的標(biāo)稱位置的已知3d坐標(biāo)的列矩陣m’；

[uv]’是來自反射器120、122、124、126等的反射光束188的以像素為單位的對(duì)應(yīng)測量質(zhì)心的坐標(biāo)的列矩陣m’；

a是相機(jī)特定參數(shù)的矩陣；

(cx，cy)是反射光束188的預(yù)期位置；

fx和fy是以像素為單位的焦距；

[r|t]是描述從標(biāo)稱3d坐標(biāo)到所測量的2d坐標(biāo)的變換的未知組合旋轉(zhuǎn)-平移矩陣。

給定測量的2d質(zhì)心[uv]’、標(biāo)稱3d位置[xyz1]’和相機(jī)矩陣a，未知旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矢量t能夠通過各種方法諸如在solvepnp()中公開的方法中的一個(gè)來求解。

方程式2假設(shè)所有已知輸入來自單個(gè)相機(jī)和姿態(tài)。由于相機(jī)視野不可能大到足以包含來自單個(gè)相機(jī)姿態(tài)的所有期望的反射器位置，因此機(jī)器人將需要在反射器測量之間重新定向相機(jī)姿態(tài)。如圖8所示，在焦平面質(zhì)心179必須在反射器測量之間旋轉(zhuǎn)和/或平移的情況下，在末端執(zhí)行器坐標(biāo)系中準(zhǔn)確地知道從一個(gè)測量姿態(tài)到另一個(gè)測量姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)和平移的實(shí)際變換?？刂破?99能夠通過將每個(gè)反射器測量變換到公共末端執(zhí)行器坐標(biāo)系來使這些測量對(duì)準(zhǔn)。除了計(jì)算坐標(biāo)系變換之外，控制器199可控制機(jī)器人臂102和/或作業(yè)工具105。

在圖9的流程圖中示出相對(duì)于機(jī)器的末端執(zhí)行器定位工件的方法200。在方框202處，可以用反射器120識(shí)別工件100上的點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用反射涂料點(diǎn)130和吸收環(huán)或其他高對(duì)比度發(fā)光或反射元件來識(shí)別工件100上的點(diǎn)。

在方框204處，可以在相機(jī)172的成像器176處接收包括從反射器120反射的光的光束192。在方框206處繼續(xù)，在成像器176處接收的光的質(zhì)心198可以通過例如僅包括在質(zhì)量中心計(jì)算中高于指定閾值的像素測量來確定，或者在另一示例中，通過成像器176上的各個(gè)位置處的叉積圖像強(qiáng)度來確定。一旦已經(jīng)定位了質(zhì)心198，在方框208處就可確定從質(zhì)心198到質(zhì)心的預(yù)期位置194的偏移。

可以在方框210處進(jìn)行測試以確定用反射器120、122、124、126識(shí)別的每個(gè)點(diǎn)是否已經(jīng)在其確定的相應(yīng)質(zhì)心中被測量。如果不是，可采用從方框210到方框212的“否”分支，相機(jī)172可瞄準(zhǔn)另一個(gè)反射元件。處理可在方框204處繼續(xù)，直到已經(jīng)識(shí)別所有的點(diǎn)，可以采用從方框210到方框214的“是”分支。在方框214處，使用偏移，可以計(jì)算工件100相對(duì)于末端執(zhí)行器104的實(shí)際位置。使用該實(shí)際位置，工件100可以相對(duì)于機(jī)器人臂102的坐標(biāo)空間定向，使得可以使用工具105在工件100上執(zhí)行制造操作。

在一些實(shí)施例中，相機(jī)172已經(jīng)在末端執(zhí)行器104中的適當(dāng)位置用于宏操作，諸如關(guān)閉基準(zhǔn)標(biāo)記識(shí)別、使用工具105的位置驗(yàn)證、完成的制造操作的質(zhì)量驗(yàn)證或者這些項(xiàng)的某個(gè)組合以及其他可能的用途。

在一定距離處相對(duì)于機(jī)器人臂102的坐標(biāo)系定位工件100的能力具有若干益處。對(duì)于制造商來說，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在定位工件姿態(tài)時(shí)減少多達(dá)10分鐘。由于在有限的機(jī)器人工作包絡(luò)內(nèi)多次重新定位大工件是很常見的，所以大量的重新定位事件表示機(jī)器人執(zhí)行的制造操作的時(shí)間的顯著減少，以及因此表示機(jī)器人執(zhí)行的制造操作的成本的顯著降低。進(jìn)一步地，通過允許機(jī)器人在一定距離處執(zhí)行工件定位，通過例如使用測隙規(guī)消除了對(duì)將末端執(zhí)行器104驅(qū)動(dòng)到極端近距離的需要，減少了操作者的壓力。消除關(guān)閉操作還有助于當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)方法由于部件之間的無意接觸而導(dǎo)致對(duì)末端執(zhí)行器104、機(jī)器人臂102或工件100的損壞時(shí)避免昂貴的停機(jī)時(shí)間。

進(jìn)一步地，本公開包括根據(jù)以下條款的實(shí)施例：

條款1.一種確定從機(jī)器的末端執(zhí)行器的末端執(zhí)行器坐標(biāo)系到工件的坐標(biāo)系的坐標(biāo)系變換的方法，該方法包括：

識(shí)別工件上的點(diǎn)；

在聯(lián)接到末端執(zhí)行器的相機(jī)的成像器處接收包括從所識(shí)別的點(diǎn)接收的光的光束；

識(shí)別在成像器處從所識(shí)別的點(diǎn)中的每一個(gè)接收的光的相應(yīng)質(zhì)心；

確定每個(gè)相應(yīng)質(zhì)心與從所識(shí)別的點(diǎn)中的每一個(gè)接收的光的相應(yīng)質(zhì)心的預(yù)測位置的偏移；以及

使用該偏移，確定工件坐標(biāo)系相對(duì)于末端執(zhí)行器坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移的坐標(biāo)系變換。

條款2.根據(jù)條款1所述的方法，其中在相機(jī)的成像器處接收包括從所識(shí)別的點(diǎn)接收的光的光束進(jìn)一步包括在成像器的焦平面處接收光束，其中該方法進(jìn)一步包括：

圍繞成像器的焦平面的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)末端執(zhí)行器，以從工件上的所識(shí)別的點(diǎn)中的每一個(gè)接收光束。

條款3.根據(jù)條款1所述的方法，其中識(shí)別工件上的點(diǎn)包括利用相應(yīng)反射元件識(shí)別工件上的點(diǎn)中的每一個(gè)。

條款4.根據(jù)條款3所述的方法，進(jìn)一步包括利用偏振光照亮相應(yīng)反射元件中的每一個(gè)。

條款5.根據(jù)條款4所述的方法，其中利用偏振光照亮相應(yīng)反射元件包括使用在安裝在末端執(zhí)行器上的相機(jī)附近安裝的光束源照亮反射元件。

條款6.根據(jù)條款1所述的方法，其中識(shí)別工件上的點(diǎn)包括將有源光源附接到工件上的每一個(gè)相應(yīng)點(diǎn)。

條款7.根據(jù)條款1所述的方法，其中確定從末端執(zhí)行器坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)系變換包括使用二維至三維重建算法。

條款8.一種用于相對(duì)于工件定向機(jī)器人臂的末端執(zhí)行器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

相機(jī)，其附接到末端執(zhí)行器，所述相機(jī)具有在相機(jī)的透鏡和相機(jī)中的成像器之間形成的視線；

以及

控制器，其基于來自多個(gè)位置中的每一個(gè)的成像器上的光束的相應(yīng)質(zhì)心，使用從工件上的多個(gè)位置接收的光束來計(jì)算從末端執(zhí)行器坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的變換。

條款9.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

光束源，其附接到末端執(zhí)行器，所述光束源將光束投影到工件上的多個(gè)位置中的每一個(gè)；

分束器，其將來自光束源的光束與相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)。

條款10.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在工件上的多個(gè)位置中的每一個(gè)處的漫反射器。

條款11.根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，其中漫反射器是涂料標(biāo)記和回歸反射目標(biāo)中的一個(gè)。

條款12.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，其中光束源包括光束擴(kuò)展器，該光束擴(kuò)展器將光束的直徑增大到大約多個(gè)位置處的目標(biāo)的尺寸加上初始位置容差。

條款13.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，其中分束器包括濾波分束器，其選擇性地使從多個(gè)位置中的每一個(gè)接收的光束的一部分通過。

條款14.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括產(chǎn)生光束的有源光源。

條款15.根據(jù)條款14所述的系統(tǒng)，其中有源光源是偏振光源。

條款16.一種適合用于確定工件位置的機(jī)器人臂的末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器包括：

作業(yè)工具，其用在制造操作中；

相機(jī)，其以與作業(yè)工具已知的關(guān)系安裝，所述相機(jī)具有沿相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)的透鏡和成像器；

光束子組件，其產(chǎn)生光束；以及

分束器，其具有至少一個(gè)反射器，所述至少一個(gè)反射器沿相機(jī)的視線對(duì)準(zhǔn)光束，并且允許光束的反射的至少一部分傳遞到成像器。

條款17.根據(jù)條款16所述的末端執(zhí)行器，其中光束子組件包括光束擴(kuò)展器。

條款18.根據(jù)條款16所述的末端執(zhí)行器，其中分束器中的至少一個(gè)反射器是濾波分束器。

條款19.根據(jù)條款16所述的末端執(zhí)行器，其中光束子組件經(jīng)調(diào)諧以提供與成像器的濾色器馬賽克元件的顏色匹配的光束顏色。

條款20.根據(jù)條款16所述的末端執(zhí)行器，其中透鏡是適合宏焦點(diǎn)和距離焦點(diǎn)之間的調(diào)節(jié)的可變焦透鏡。

盡管僅闡述了某些實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，從上述描述中，替代和修改將是顯而易見的。這些和其他替代被認(rèn)為是等同的并且在本公開和所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。