結(jié)構(gòu)光視覺測量機器人標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、本文研究了基于結(jié)構(gòu)光視覺的測量機器人的相關(guān)技術(shù)，主要創(chuàng)新點如下：
　　 1.給出齊次方程AX=ZB的兩種新解法。這兩種方法分別基于對偶四元數(shù)和Kronecker積，能夠同時求出X和Z的旋轉(zhuǎn)部分和平移部分。
　　 2.使用半徑已知的球面作為靶標(biāo)，以球心作為虛擬的測量點，利用定點變位姿的方法，推導(dǎo)了手眼關(guān)系的解的一般形式。
　　 3.使用位置信息未知的平面作為參照物，由機器人帶動測頭通過平移和旋轉(zhuǎn)運動，建立了適合線結(jié)

2、構(gòu)光測頭的手眼關(guān)系標(biāo)定方程，給出了手眼關(guān)系的封閉解。并推廣該方法至一般的二維傳感器。
　　 4.提出了基于定點法的機器人運動學(xué)標(biāo)定方法。利用機器人在多個姿態(tài)對固定點測量結(jié)果之差作為驅(qū)動信號，計算機器人的運動學(xué)參數(shù)誤差。
　　 5.提出了基于尺度信息的機器人運動學(xué)參數(shù)和手眼參數(shù)誤差校正方法。將距離信息和固定點信息作為約束條件，提高了測量系統(tǒng)的重復(fù)精度和絕對精度。
　　 結(jié)構(gòu)光視覺測量機器人系統(tǒng)中，工業(yè)機器人作為結(jié)構(gòu)

3、光傳感器的運動載體，帶動傳感器依次到達(dá)空間指定測量位置，獲取測量點的三維坐標(biāo)信息。通過變換程序即能夠滿足產(chǎn)品多品種、多系列的測量需求。該系統(tǒng)融合了光學(xué)、圖像處理、機器人學(xué)等技術(shù)，是符合現(xiàn)代測試技術(shù)發(fā)展方向的柔性測量系統(tǒng)。本文就結(jié)構(gòu)光視覺測量機器人相關(guān)的基本問題展開研究，包括：
　　 1.建立了基于結(jié)構(gòu)光視覺的測量機器人的數(shù)學(xué)模型，包括攝像機的小孔成像模型、線結(jié)構(gòu)光傳感器的面面模型和線面模型、機器人的前向運動學(xué)模型、轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)模型

4、。運用坐標(biāo)變換理論，得到線結(jié)構(gòu)光傳感器和機器人末端，旋轉(zhuǎn)臺和機器人基座坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。
　　 2.研究了線結(jié)構(gòu)光傳感器標(biāo)定技術(shù)。其一，采用Tsai兩步法，以圓孔標(biāo)靶作為參照物，完成結(jié)構(gòu)光傳感器面面模型的標(biāo)定。其二，通過確定位于光平面上的n(n≥2)條直線，計算結(jié)構(gòu)光傳感器的線面模型。
　　 3.研究了線結(jié)構(gòu)光測頭和機器人之間的手眼標(biāo)定問題?；谙蛄炕阕雍蛯ε妓脑獢?shù)，給出了經(jīng)典矩陣方程AX=ZB的兩種新解法，克

5、服了四元數(shù)解法存在的誤差傳遞的缺點?？紤]到線結(jié)構(gòu)光測頭為二維傳感器的本質(zhì)，分別使用標(biāo)準(zhǔn)球面和平面靶標(biāo)作為參照物，建立了包含手眼參數(shù)的約束方程，推導(dǎo)了手眼關(guān)系的封閉解。
　　 4.提出了基于固定點的機器人運動學(xué)誤差標(biāo)定方法，以機器人在多個姿態(tài)對固定點測量結(jié)果之差作為驅(qū)動信號，對機器人的運動學(xué)參數(shù)誤差進(jìn)行估計，有效的提高了測量機器人的重復(fù)精度。
　　 5.提出了基于尺度信息的模型參數(shù)優(yōu)化方案，將定點信息和尺度信息作為優(yōu)化條件