1.一种激光视觉引导的焊接机器人全自动运动自标定方法,其特征在于,包括以下步骤:
第1步,将标定物放置在机器人工作区域内,给定机器人一初始位姿T0,保证标定物位于相机视野内,控制机器人做四组线性无关的平移运动,提取特征点并进行特征点自动匹配,求解扩展焦点FOE,判断每次运动是否符合对扩展焦点FOE的标定要求,不符合则删除该次运动,符合则保留该次运动,存储此次运动首末端位姿Ti1、Ti2和FOE点坐标,继续下一组运动,得到四组满足要求的运动,根据扩展焦点FOE的性质,扩展焦点在相机坐标系的归一化坐标表示相机平移运动在平移前的相机坐标系中的方向;结合机器人平移向量,线性求解相机内参数矩阵 和手眼关系矩阵的旋转部分;
其中kx、ky为图像u轴、v轴的尺度因子,s反映CCD感光元件排列倾斜程度,u0、v0为相机镜头光轴和CCD感光元件的交点;
第2步,给定机器人位姿T1、T2,保证标定物位于相机视野内,采集标定物图像,进行图像处理,存储特征点坐标后,打开激光器,控制机器人做平移运动,运动距离每隔Z1取一幅带激光条图像,取五幅带激光条图像,对每幅图像细化激光条,拟合出激光条直线方程,求解消隐点,结合相机内参数,得消隐点在相机坐标系归一化坐标值,即为两位姿T1、T2下各组平行光条的方向,根据两相交直线确定一平面,求解光平面的法向量(a1,a2,a3),其中,a1,a2,a3为光平面的法向量;
第3步,给定机器人位姿T3,保证标定物位于相机视野内,采集标定物图像,进行图像处理,存储特征点坐标,打开激光器,采集一幅带激光条图像,拟合出激光条直线方程,根据已标定出的相机内参数和手眼矩阵的旋转部分和T1、T2、T3三个不同位姿的特征点信息,求解手眼矩阵的平移部分t和三个特征点在机器人基坐标系的坐标;根据三个不共线点确定一个平面,求解三个特征点在机器人基坐标系的平面方程,取光条直线上任一点像素坐标,变换到机器人基坐标系后带入特征点构成的平面方程,得到光点在机器人基坐标系的坐标,再变换到相机坐标系后代入光平面方程,求解光平面深度信息a4,进而得到光平面的方程a1xc+a2yc+a3zc+a4=0,其中,xc,yc,zc为成像点在相机坐标系下的坐标;
第4步,完成了线激光结构光引导的焊接机器人标定后,控制焊接工件在固定末端位姿下对标定物的特征点1精确点触,计算出工件末端点在机器人基坐标下的坐标值,计算出工件在该固定末端位姿下的偏移值。
2.如权利要求1所述的方法,其中,第1步所述特征点的自动匹配,线性无关的平移运动具有如下特征:
2.1、特征点的自动匹配中,提取标定物特征点,并依据特征点的距离信息进行自动匹配;
2.2、线性无关的平移运动包括运动方向选取和运动距离Zb选取,具有如下特征,确定运动方向中,设运动方向为:
为第i次平移运动沿机器人末端坐标系方向,θ表示运动方向在相机坐标系XOY平面的投影与X轴正向的夹角,每次运动 按下式取值:
其中 取π/4,i为运动次数;确定第i次平移运动距离Zb选取,特征点运动前坐标为(u1,v1),(u2,v2),(u3,v3),运动距离Z0后,特征点的坐标分别为(u′1,v′1),(u′2,v′2),(u′3,v′3),Zb值按下式选取: