本发明涉及机器人技术领域,特别涉及一种基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统
背景技术:
当前工业机器人TCP设定后的标定多粗略的采用人工肉眼观察的方式,TCB测算的准确性不能量化、科学的表述出来。市场上也有一些可已进行精确检测的仪器设备,但该类产品多采用精密的测量设备与仪器,系统复杂,成本较高。
技术实现要素:
为了克服上述缺陷,本发明提供了一种基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统及其检测方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统,包括安装在机器人法兰盘上的检测工具和照相机,所述机器人安装在工作平台上,所述照相机固定在工作平台一侧的立柱上,所述检测工具的末端为圆盘,圆盘的中心与检测用检测工具的尖点位置相同,圆盘垂直于检测工具的轴心线。
作为本发明的进一步改进,所述检测工具末端的圆盘正面有3条划线,三条划线延长后交于圆盘的中心点,即TCP点。
本发明的有益效果是:本发明采用单个相机完成了TCP标定精度 的自动检测过程,该发明结构简单、原理可靠、易于实现,适用于各类工业机器人的TCP精度自动检测,在满足应用精度的前提下为用户节约成本,并提高工作效率。
附图说明
图1为本发明检测系统的结构示意图;
图2为本发明检测工具与现有检测工具的对比示意图;
图3为本发明检测工具的圆盘正面示意图;
图中标示:1-机器人法兰盘;2-检测工具;3-照相机;4-工作平台;5-立柱。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
图1示出了本发明一种基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统的一种实施方式,包括安装在机器人法兰盘1上的检测工具2和照相机3,所述机器人安装在工作平台4上,所述照相机3固定在工作平台4一侧的立柱5上,所述检测工具2的末端为圆盘,圆盘的中心与检测用检测工具的尖点位置相同,圆盘垂直于检测工具2的轴心线,所述检测工具2末端的圆盘正面有3条划线,三条划线延长后交于圆盘的中心点,即TCP点。
其检测方法包括以下步骤:
1)移动检测工具工具到指定位置,确保满足以下条件:
a.检测工具轴线垂直于相机像平面;
b.检测工具的TCP点到像平面的距离为标定距离;
c.检测工具工具末端圆盘成像位于像平面中心;
2)通过控制机器人,保持TCP的位置不变,改变TCP的姿态;
3)待机器人动作完成后,通过照相机获取的检测工具末端圆盘及其标记图像的位置信息,计算TCP在x,y,z三个方向的位置移动量。
4)根据计算出来的TCP位置移动量判断TCP的精准度。
所述步骤3)的TCP在x,y,z三个方向的位置移动量计算方法如下:
a.通过图像处理在CCD像平面上获取圆盘的边缘;
b.通过延长像平面上,三条线获取TCP点在像平面上位置;
c.搜索所有过TCP成像点与圆盘边缘相交的直线(圆盘旋转轴),选出在圆盘边缘线内线段最长的线,并获取该线段长度;
d.通过摄影定理,计算TCP点在Z方向的偏移量,计算公式如下:
z1=2lf/d1
z2=2lf/d2
e.由于像平面上的TCP(x,y)位置值是在Z方向有变化的情况下获取的,需将该值转化为在Z值没有变化的前提下的值:
Δx=xr-x1
Δy=yr-y1
采用如上结构的检测用检测工具,在机器人调整检测工具姿态时总有一平面过TCP点且平行于像平面与检测用检测工具的圆盘相交,且交线在圆盘内的线段长度为圆盘的直径,该线段平行于像平面。由计算机视觉摄影定理可知,当该线段(TCP)远离相机时,线段在CCD上的像变短;当该线段(TCP)接近相机时,线段在CCD上的线边长.由此可以通过该线段在CCD上成像的长短判断TCP在Z(垂直于像平面)方向的位置改变。
为寻找该平行线段在像平面上的位置,需要设定前提条件,确保该线段是所有过CCD上TCP的成像点与圆盘边缘线交线最长的,方便图像处理算法搜索改线段。