本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域近年來(lái)呈現(xiàn)出快速發(fā)展勢(shì)頭，但機(jī)器人目前性能還遠(yuǎn)未達(dá)到人們預(yù)期。機(jī)器人的精度是反應(yīng)機(jī)器人性能的一個(gè)重要指標(biāo)，其包括絕對(duì)定位精度和重復(fù)定位精度。絕對(duì)定位誤差是機(jī)器人實(shí)際運(yùn)動(dòng)與期望運(yùn)動(dòng)之間的偏差，由確定性原始誤差，如連桿參數(shù)誤差、運(yùn)動(dòng)副間隙等所產(chǎn)生；重復(fù)定位精度誤差是機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行同一期望運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間的相互離散程度，由隨機(jī)性原始誤差，如各關(guān)節(jié)伺服定位誤差等產(chǎn)生。

在工業(yè)機(jī)器人的制造生產(chǎn)中需要對(duì)機(jī)器人成品的重復(fù)定位精度進(jìn)行檢測(cè)，目前僅有激光跟蹤儀一種較為認(rèn)可的檢測(cè)方法，但該方法使用設(shè)備昂貴，設(shè)備價(jià)格一般為百萬(wàn)元以上，并且操作復(fù)雜，難以滿足工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中的大量實(shí)際檢測(cè)需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，基于機(jī)器視覺(jué)提供工業(yè)機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度的高精度檢測(cè)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，包括以下操作：

1)首先預(yù)估機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度，根據(jù)所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行雙目視覺(jué)相機(jī)的圖像視場(chǎng)和分辨率確定，選擇相匹配的鏡頭和相機(jī)；

2)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人主要工作平面或關(guān)注的檢測(cè)面，確立機(jī)器人在三維環(huán)境下的某一工作面，其末端僅在某一平面內(nèi)移動(dòng)，雙目視覺(jué)相機(jī)成像平面保持與工作面平行；

3)在機(jī)器人末端貼上圓形標(biāo)志點(diǎn)，當(dāng)機(jī)器人末端在不同速度、不同負(fù)載、不同插補(bǔ)方法下重復(fù)運(yùn)動(dòng)到設(shè)定的預(yù)期位置時(shí)，利用雙目視覺(jué)相機(jī)獲取圓標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置，得到一系列三維坐標(biāo)值并將其輸出計(jì)算處理單元；

4)計(jì)算處理單元將某一工況下測(cè)量得到的一系列三維坐標(biāo)值在同一坐標(biāo)系下顯示，得到在某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣，去除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)，能包裹該團(tuán)點(diǎn)陣的球體半徑就是工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度；采取控制變量法，在保證其余變量一樣的情況下，檢測(cè)單一工況變量下的工業(yè)機(jī)器人精度。

所述的去除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)為：將某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，得到標(biāo)準(zhǔn)差；將坐標(biāo)值中任意三維維度超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差三倍的點(diǎn)去除。

所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度估計(jì)是根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍、負(fù)載能力與設(shè)計(jì)說(shuō)明資料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度范圍預(yù)估，根據(jù)這一估計(jì)范圍進(jìn)行圖像視場(chǎng)和分辨率確定。

對(duì)于鏡頭的參數(shù)選擇，主要關(guān)注景深、工作距離和視場(chǎng)；

鏡頭具有的景深保證機(jī)器人末端在視場(chǎng)平面內(nèi)有沿著相機(jī)光軸方向的移動(dòng)分量時(shí)，圓形標(biāo)志點(diǎn)成像不會(huì)模糊；

在相機(jī)分辨率一定的情況下，視場(chǎng)越小，檢測(cè)精度越高；

工作距離為保證相機(jī)與工業(yè)機(jī)器人保持的安全距離，工作距離在500mm～700mm；

視場(chǎng)范圍滿足機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)停止位置；

在確立了景深、視場(chǎng)和工作距離后，已知鏡頭到物體的距離d，視場(chǎng)大小x，相機(jī)型號(hào)尺寸d，鏡頭焦距f由f＝d*d/x得到。

所述的雙目視覺(jué)相機(jī)還關(guān)注相機(jī)通道，幀率和分辨率的選擇：

采用適用于工業(yè)檢測(cè)的黑白相機(jī)；

在不考慮中間過(guò)程的動(dòng)態(tài)因素，采用30～50fps的幀率；

在確定視場(chǎng)大小后，分辨率的大小就直接決定了檢測(cè)系統(tǒng)的精度，精度指每個(gè)像素點(diǎn)所反映的實(shí)際距離；在確定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度估值的情況下，確定檢測(cè)系統(tǒng)的精度要求，并用視場(chǎng)與精度要求間的商來(lái)確定分辨率大小，最后由這分辨率來(lái)進(jìn)行雙目視覺(jué)相機(jī)的選型。

所述在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，雙目相機(jī)成像平面與工業(yè)機(jī)器人工作平面間應(yīng)盡可能保持平行：當(dāng)鏡頭焦距固定時(shí)，工業(yè)機(jī)器人末端應(yīng)運(yùn)動(dòng)在一個(gè)與成像平面平行的平面，或者末端反復(fù)停留位置在一個(gè)平面內(nèi)，此時(shí)安裝雙目相機(jī)使成像平面與工業(yè)機(jī)器人工作平面保持平行，通過(guò)觀察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在的一組水平平行線在視場(chǎng)中是否無(wú)交匯的平行來(lái)判斷。

所述在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人末端在某一速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式下運(yùn)動(dòng)，可分別觀察速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式這三種工況對(duì)重復(fù)定位精度的影響，其具體操作如下：

(1)當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變時(shí)，確定若干個(gè)速度值，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，通過(guò)預(yù)設(shè)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；

在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，變換機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)；

(2)當(dāng)速度、插補(bǔ)方式不變時(shí)，根據(jù)機(jī)器人工作時(shí)的實(shí)際負(fù)載情況確定測(cè)試負(fù)載值：在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；

在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，改變負(fù)載，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

(3)當(dāng)速度、負(fù)載不變時(shí)，切換插補(bǔ)方式，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，其中插補(bǔ)方式包括點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)；

讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，改變插補(bǔ)方式，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

所述控制變量法的比較分析方法為：

分析速度因素的影響，當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變，確定幾個(gè)速度值，可以得到在不同速度值下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值，分析該值的變化就可確定速度因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值的影響；

分析負(fù)載的影響，當(dāng)速度、插補(bǔ)方式不變，確定若干負(fù)載值，得到在不同負(fù)載下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值，分析該值的變化就可確定負(fù)載因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值的影響；

分析插補(bǔ)方式的影響，當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變，分別采用點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和直線插補(bǔ)兩種插補(bǔ)方式，得到在不同插補(bǔ)方式下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值，分析該值的變化就可確定插補(bǔ)方式因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值的影響。

所述的圓形標(biāo)志點(diǎn)為同心圓圖標(biāo)，內(nèi)圓為白色，外圓為黑色，粘貼于機(jī)器人末端執(zhí)行器上。

所述的去除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)為：將某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，得到標(biāo)準(zhǔn)差；將坐標(biāo)值中任意三維維度超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差三倍的點(diǎn)去除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，基于機(jī)器視覺(jué)具有非接觸、精度高、自動(dòng)化程度高，通過(guò)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的分析，對(duì)鏡頭和相機(jī)進(jìn)行選型，保證了采集圖像的清晰度及后期三維坐標(biāo)值的處理精度；通過(guò)圓形標(biāo)志點(diǎn)作為相機(jī)采集的目標(biāo)保證了圖像處理的高效、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)性；利用同一坐標(biāo)系下對(duì)一系列三維坐標(biāo)值進(jìn)行顯示，通過(guò)球體半徑(一般為20μm左右)的包裹來(lái)作為重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度，其方法簡(jiǎn)單明了，效果顯著。

本發(fā)明提供的基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人末端在工作平面移動(dòng)時(shí)，雙目視覺(jué)相機(jī)都可以捕捉到圓形標(biāo)志點(diǎn)，不用對(duì)檢測(cè)場(chǎng)合進(jìn)行重新布置，因此具有全視場(chǎng)檢測(cè)、可移植性強(qiáng)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人末端重復(fù)定位精度的檢測(cè)有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明提供的基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，利用雙目視覺(jué)檢測(cè)標(biāo)志物和計(jì)算空間坐標(biāo)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本低，檢測(cè)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，設(shè)備靈活便攜，檢測(cè)結(jié)果精度高，錯(cuò)誤率低，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)器人精度檢測(cè)工具有著巨大優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1說(shuō)明雙目視覺(jué)采集點(diǎn)左手坐標(biāo)系位置。

圖2展示了本次工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度的雙目視覺(jué)檢測(cè)方法的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試示意圖。

圖3說(shuō)明鏡頭焦距與視場(chǎng)關(guān)系。

圖4不同工況下的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)結(jié)果(坐標(biāo)橫軸為檢測(cè)次數(shù))。

圖5不同工況下的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)結(jié)果(坐標(biāo)橫軸為速度)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

1、一種基于雙目視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下操作：

1)首先預(yù)估機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度，根據(jù)所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行雙目視覺(jué)相機(jī)的圖像視場(chǎng)和分辨率確定，選擇相匹配的鏡頭和相機(jī)；

2)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人主要工作平面或關(guān)注的檢測(cè)面，確立機(jī)器人在三維環(huán)境下的某一工作面，其末端僅在某一平面內(nèi)移動(dòng)，雙目視覺(jué)相機(jī)成像平面保持與工作面平行；

3)在機(jī)器人末端貼上圓形標(biāo)志點(diǎn)，當(dāng)機(jī)器人末端在不同速度、不同負(fù)載、不同插補(bǔ)方法下重復(fù)運(yùn)動(dòng)到設(shè)定的預(yù)期位置時(shí)，利用雙目視覺(jué)相機(jī)獲取圓標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置，得到一系列三維坐標(biāo)值并將其輸出計(jì)算處理單元；

4)計(jì)算處理單元將某一工況下測(cè)量得到的一系列三維坐標(biāo)值在同一坐標(biāo)系下顯示，得到在某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣，去除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)，能包裹該團(tuán)點(diǎn)陣的球體半徑就是工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度；采取控制變量法，在保證其余變量一樣的情況下，檢測(cè)單一工況變量下的工業(yè)機(jī)器人精度。

本發(fā)明提供的方法首先根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍、負(fù)載能力與設(shè)計(jì)說(shuō)明資料等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度范圍預(yù)估，根據(jù)這一估計(jì)范圍進(jìn)行圖像視場(chǎng)和分辨率確定，以便于對(duì)鏡頭和相機(jī)進(jìn)行參數(shù)選擇(機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度估計(jì)是根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍、負(fù)載能力與設(shè)計(jì)說(shuō)明資料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度范圍預(yù)估，根據(jù)這一估計(jì)范圍進(jìn)行圖像視場(chǎng)和分辨率確定)；根據(jù)工業(yè)機(jī)器人主要工作平面、或關(guān)注的檢測(cè)面，再確立機(jī)器人在三維環(huán)境下的某一工作面，即末端僅在某一平面內(nèi)移動(dòng)，雙目相機(jī)成像平面保持與工作面平行；接著在機(jī)器人末端貼上圓形標(biāo)志點(diǎn)，當(dāng)機(jī)器人末端在不同速度、不同負(fù)載、不同插補(bǔ)方法下重復(fù)運(yùn)動(dòng)到某一預(yù)期位置時(shí)，利用雙目視覺(jué)系統(tǒng)獲取圓標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置(以左相機(jī)光心為世界坐標(biāo)原點(diǎn)，左手坐標(biāo)系，如圖1所示)；最后將不同工況和時(shí)間下測(cè)量得到的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析得到定量的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度。

其中，對(duì)相機(jī)和鏡頭進(jìn)行選型，具體如下：對(duì)于鏡頭的參數(shù)選擇，主要關(guān)注景深，工作距離和視場(chǎng)。因?yàn)闊o(wú)法完全保證機(jī)器人末端工作面與相機(jī)成像平面完全平行，鏡頭必須具有一定的景深，以保證機(jī)器人末端在視場(chǎng)平面內(nèi)有沿著相機(jī)光軸方向的移動(dòng)分量時(shí)，圓形標(biāo)志點(diǎn)成像不會(huì)模糊。為保證相機(jī)與機(jī)器人保持一定的安全距離，工作距離一般在500mm～700mm。在相機(jī)分辨率一定的情況下，視場(chǎng)越小，檢測(cè)精度越高；對(duì)于重復(fù)定位精度的檢測(cè)，圖像主要關(guān)注機(jī)器人末端重復(fù)落點(diǎn)位置，中間運(yùn)動(dòng)過(guò)程不影響檢測(cè)結(jié)果，視場(chǎng)范圍滿足機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)停止位置即可。在確立了景深，視場(chǎng)和工作距離后，就可以求得焦距，最后對(duì)鏡頭進(jìn)行參數(shù)選擇。視場(chǎng)、工作距離和鏡頭焦距的關(guān)系由圖3所示，已知鏡頭到物體的距離d，視場(chǎng)大小x，相機(jī)型號(hào)尺寸d，鏡頭焦距f則可由f＝d*d/x。相機(jī)的參數(shù)選擇，除了成像質(zhì)量的考慮，主要關(guān)注相機(jī)通道(黑白/彩色)，幀率和分辨率這三個(gè)參數(shù)。因?yàn)槭枪I(yè)檢測(cè)，采用黑白相機(jī)，中間過(guò)程不考慮動(dòng)態(tài)因素，幀率不是主要考慮參數(shù)，普通幀率比如30～50fps即可，所以整個(gè)相機(jī)的選型重點(diǎn)就是分辨率。確定視場(chǎng)大小后，分辨率的大小就直接決定了檢測(cè)系統(tǒng)的精度，在這里精度主要指每個(gè)像素點(diǎn)所反映的實(shí)際距離，在知道工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度估值的情況下，可以確定檢測(cè)系統(tǒng)的精度要求，由此用視場(chǎng)與精度要求間的商來(lái)確定分辨率大小，最后由這分辨率來(lái)進(jìn)行相機(jī)選型。

下面給出具體的實(shí)施例，如圖2所示，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度的雙目視覺(jué)檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)包含以下設(shè)備：一臺(tái)六自由度工業(yè)機(jī)器人1，圓形標(biāo)志點(diǎn)5，與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連的兩個(gè)ccd工業(yè)相機(jī)2(含鏡頭3)，光源6，固定相機(jī)的支架4。具體的，機(jī)器人為日本川崎公司的grb4016-06型工業(yè)機(jī)器人，選取的相機(jī)型號(hào)為basleraca1300-30gmgige，鏡頭型號(hào)為lenscomputarm5018-mp2f1.8f50mm2/3″，此時(shí)視場(chǎng)范圍約為100×100mm，工作距離約為600～800mm。

在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，雙目相機(jī)成像平面與工業(yè)機(jī)器人工作平面間應(yīng)盡可能保持平行。具體描述如下：當(dāng)鏡頭焦距固定時(shí)，目標(biāo)物體只有在固定距離范圍內(nèi)才會(huì)清晰成像，所以工業(yè)機(jī)器人末端應(yīng)運(yùn)動(dòng)在一個(gè)與成像平面平行的平面，或者末端反復(fù)停留位置在一個(gè)平面內(nèi)，此時(shí)安裝雙目相機(jī)使成像平面與與工業(yè)機(jī)器人工作平面保持平行，在這里可以通過(guò)觀察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在的一組水平平行線在視場(chǎng)中是否無(wú)交匯的平行來(lái)判斷。

在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人末端在某一速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式下運(yùn)動(dòng)，可分別觀察速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式這三種工況對(duì)重復(fù)定位精度的影響，其具體操作如下：

(1)當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變時(shí)，確定幾個(gè)速度值，比如20％、40％和60％(百分比為機(jī)器人內(nèi)部速度比例)，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，變換速度，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

(2)當(dāng)速度、插補(bǔ)方式不變時(shí)，根據(jù)機(jī)器人工作時(shí)的實(shí)際負(fù)載情況確定測(cè)試負(fù)載值。在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，改變負(fù)載，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

(3)當(dāng)速度、負(fù)載不變時(shí)，切換插補(bǔ)方式(點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ))，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，改變插補(bǔ)方式，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

所述的比較分析方法，具體描述如下：將在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下采集到的一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下顯示，這時(shí)候會(huì)得到在某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣，去除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)，得到能包裹這團(tuán)點(diǎn)陣的球體半徑就是相應(yīng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值。分析工況因素的影響，當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變，確定幾個(gè)速度值，可以得到在不同速度值下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值，分析該值的變化就可確定速度因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值的影響，同樣的方式可以分析負(fù)載和插補(bǔ)方式這兩不同工況的影響。

]工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度的雙目視覺(jué)檢測(cè)方法，具體實(shí)施步驟如下所示：

(1)將圓目標(biāo)點(diǎn)貼于工業(yè)機(jī)器人末端位置，保證與背景有明顯區(qū)分；然后確定視場(chǎng)和工作距離，利用如圖3所示關(guān)系計(jì)算出所需鏡頭焦距，由焦距選取鏡頭型號(hào)；根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍、負(fù)載能力與設(shè)計(jì)說(shuō)明資料等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度范圍預(yù)估，判斷雙目視覺(jué)系統(tǒng)的精度需要，再根據(jù)系統(tǒng)的需求來(lái)選擇相機(jī)分辨率的大小。通常視覺(jué)系統(tǒng)的像素精度等于視場(chǎng)(長(zhǎng)或?qū)?除以相機(jī)分辨率(長(zhǎng)或?qū)?，由此得到相機(jī)分辨率，判斷相機(jī)分辨率是否滿足檢測(cè)分辨率要求。

(2)通過(guò)機(jī)器人示教器，通過(guò)預(yù)設(shè)的程序，讓機(jī)器人在一個(gè)平面內(nèi)反復(fù)運(yùn)動(dòng)，在相機(jī)支架上安裝雙目視覺(jué)系統(tǒng)，使成像平面與機(jī)器人工作面保持平行，并使相機(jī)視場(chǎng)集中在機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)停止位置，圓目標(biāo)點(diǎn)在視場(chǎng)中心，光源擺放在相機(jī)后照亮機(jī)器人運(yùn)動(dòng)環(huán)境，保證亮度。然后對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲得雙目視覺(jué)系統(tǒng)參數(shù)，為后續(xù)的視覺(jué)檢測(cè)做準(zhǔn)備。

(3)在(2)步驟進(jìn)行完畢后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人末端在某一速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，要分別觀察速度、負(fù)載和插補(bǔ)方式這三個(gè)工況的影響，其具體操作如下：

a.當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變時(shí)，確定不同速度值，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，運(yùn)動(dòng)到指定位置后等待2s以待運(yùn)動(dòng)完全靜止，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，變換速度，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。機(jī)器人運(yùn)行的程序如下所示，變換的幾個(gè)速度值為25，50，75。此時(shí)機(jī)器人從空間1點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)到空間2點(diǎn)(p＝02)，在空間2點(diǎn)處停留2秒，此時(shí)雙目系統(tǒng)采集空間坐標(biāo)，之后返回空間1點(diǎn)(p＝01)，并繼續(xù)重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。

0000nop

0001whileb＝1eqb＝2do

0002movjp＝01v＝25bl＝0vbl＝0

0003movjp＝02v＝25bl＝0vbl＝0

0004timer2000

0005end_while

0006end

0000nop

0001whileb＝1eqb＝2do

0002movjp＝01v＝50bl＝0vbl＝0

0003movjp＝02v＝50bl＝0vbl＝0

0004timer2000

0005end_while

0006end

b.當(dāng)速度、插補(bǔ)方式不變時(shí)，根據(jù)機(jī)器人工作時(shí)的實(shí)際負(fù)載情況確定測(cè)試負(fù)載值。在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)有一定時(shí)間的停留以去抖，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，變換負(fù)載，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。

c.當(dāng)速度，負(fù)載不變時(shí)，切換插補(bǔ)方式(點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ))，在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下，讓機(jī)器人末端反復(fù)運(yùn)動(dòng)到同一位置，運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)有一定時(shí)間的停留以去抖，用雙目視覺(jué)反復(fù)獲得圓目標(biāo)點(diǎn)在這一位置下的三維坐標(biāo)；在獲得足夠多的采集數(shù)據(jù)后，變換插補(bǔ)方式，重復(fù)上述操作，再獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)。此時(shí)機(jī)器人從空間1點(diǎn)分別以點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)三種方式運(yùn)動(dòng)到空間2點(diǎn)，在空間2點(diǎn)處停留2秒，此時(shí)雙目系統(tǒng)采集空間坐標(biāo)，之后返回空間1點(diǎn)，并繼續(xù)重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。

機(jī)器人運(yùn)行的程序如下所示，首先是點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)：

0000nop

0001whileb＝1eqb＝2do

0002movjp＝01v＝25bl＝0vbl＝0

0003movjp＝02v＝25bl＝0vbl＝0

0004timer2000

0005end_while

0006end

然后是直線插補(bǔ)：

0000nop

0001whileb＝1eqb＝2do

0002movlp＝01v＝25bl＝0vbl＝0

0003movlp＝02v＝25bl＝0vbl＝0

0004timer2000

0005end_while

0006end

最后是圓弧插補(bǔ)：

0000nop

0001whileb＝1eqb＝2do

0002movcp＝01v＝25bl＝0vbl＝0

0003movcp＝02v＝25bl＝0vbl＝0

0004timer2000

0005end_while

0006end

(4)將在某一固定負(fù)載、插補(bǔ)方式、速度的工況下采集到的一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下顯示，得到在某一坐標(biāo)點(diǎn)附近的一系列點(diǎn)陣，排除顯著錯(cuò)誤點(diǎn)得到能包裹這團(tuán)點(diǎn)陣的球體半徑就是相應(yīng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值。

接著分析工況因素的影響，當(dāng)負(fù)載、插補(bǔ)方式不變，由步驟(3)所確定的幾個(gè)速度值，得到在不同速度值下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值，分析該值的變化確定速度因素對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度值的影響，同樣的方式可以分析負(fù)載和插補(bǔ)方式這兩不同工況的影響。

圖4和圖5是在不同插補(bǔ)方式和不同速度下的運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)結(jié)果(橫軸變量不一樣)，結(jié)果顯示，在不同工況下進(jìn)行50次重復(fù)運(yùn)動(dòng)，所有的位置采集點(diǎn)精度達(dá)到了微米級(jí)；而且機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度越快重復(fù)精度的波動(dòng)越大，點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)比直線插補(bǔ)的重復(fù)定位精度高。

以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明較優(yōu)的例子，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。