(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210511730.2 (22)申请日 2022.05.12 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 李鹏程　王忠康　张奇　田威　 叶昶君　刘明轩　张嘉伟　钱晓硕　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 王磊 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种工业机器人装配误差检测与精度补偿 系统标定方法 (57)摘要 本发明公开了一种工业机器人装配误差检 测与精度补偿系统标定方法， 通过大视场双目视 觉测量设备、 小视场双目视觉传感器观测下工 件， 得出待装配上工件装配完毕时的主机器人法 兰相对于基坐标系的转换关系， 实现对工业机器 人的装配理论位置进行标定， 从而能够提高工业 机器人的装配精度和装配效率。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 114905511 A 2022.08.16 CN 114905511 A 1.一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 建立工业机器人装配误差在线检测与精度补偿系统， 包括一台主机器人、 两台辅助 机器人、 两台小视场双目视觉传感器、 两套辅助光源、 一台大视场双目视觉测量设备、 待装 配上下工件、 固定 工件的工装、 夹爪以及配套结构件； S2： 通过大视场双目视 觉测量设备建立主机器人的基坐标系； S3： 在S2的基础上， 通过大视场双目视觉测量设备与两台小视场双目视觉传感器同时 观测特定靶标点标定板， 建立主机器人基坐标系与两台小视场双目视觉传感器之 间的坐标 转换关系 、 两台小视场双目视 觉传感器之间的坐标转换关系； S4： 主机器人将待装配上工件移动至大视场双目视觉测量设备、 小视场双目视觉传感 器的共同观测范围内， 标定待装配上工件与主机器人法兰盘之间的坐标转换关系； S5： 主机器人将待装配工件移出大小视场双目视觉测量设备的共同观测范围， 通过大 视场双目视觉测量设备、 小视场双目视觉传感器观测下工件， 得出待装配上工件装配完毕 时的主机器人法兰相对于基坐标系的转换关系， 即装配理论 位置。 2.根据权利要求1所述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其 特征在于， 步骤S1具体包括以下步骤： S11： 主机器人末端连接夹爪， 负责夹取待装配的上工件； 两台辅助机器人分别在末端 连接小视场双目视觉传感器与辅助光源； 大视场双目视觉测量设备安装在较长的立柱的顶 部， 观测范围可以覆盖三台机器人的运动空间； 下工件通过工装固定在地面， 保持固定不 动； S12： 两台辅助机器人通过人工示教确定末端位置， 保证末端连接的小视场双目视觉传 感器能够分别观测到下工件的特征孔位的同时， 不会与主机器人夹持的上工件发生干涉； 此后两台辅助机器人末端位置保持不动。 3.根据权利要求1所述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其 特征在于， 步骤S2具体包括以下步骤： S21： 主机器人末端连接夹爪， 夹爪抓取上工件及配套工装， 在上工件或工装上粘贴至 少5个靶标点； 在较大的角度范围内移动主机器人A1、 A2轴， 保证现场不发生干涉的同时， 确 保大视场双目视 觉测量设备在能够连续同时观测到 至少5个靶标点； S22： 将主机器人末端移动至Home位置， 若不能则将其移动至接近Home位置， 使用大视 场双目视觉测 量设备对靶标点进行观测， 记录靶标点在测 量设备坐标系 下的坐标值， 之后 转动A1轴微小角度， 再次进 行观测记录， 如此反复进 行， 采集50组数据后将主机器人末端移 动至Home位置， 转动A 2轴重复上述操作， 同样采集5 0组数据； S23： 将步骤S22 获取的坐标数据进行最小二乘圆拟合， 分别拟合得到绕A1轴圆， 绕A2轴 圆； S24： 利用步骤S23得到的A 1轴拟合圆， A2轴拟合圆建立主机器人基坐标系， 得到主机器 人基坐标系在大视场双目视 觉测量设备 下的转换矩阵 4.根据权利要求1所述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其 特征在于， 步骤S3具体包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114905511 A 2S31： 制作靶标点标定板， 应保证粘贴的靶标点不少于5个， 其中至少3个可以被小视场 双目视觉传感器识别； 靶标点标定 板应为刚性， 不 易发生变形； S32： 将步骤S31的靶标点标定板放置在一号辅助机器人连接的一号小视场双目视觉传 感器测量范围内， 调整靶标点标定板位置， 保证至少3个靶标点可以被小视场双目视觉传感 器识别， 至少5个可以被大视场双目视 觉测量设备识别； S33： 使用一号小视场双目视觉传感器测量靶标点标定板， 得出靶标点标定板相对于一 号小视场双目视 觉测量设备的转换矩阵 S34： 使用大视场双目视觉测量设备观测靶标点标定板， 得出靶标点相对于大视场双目 视觉测量设备的转换矩阵 S35： 在步骤S2、 步骤S33与步骤S34的基础上， 计算得出一号小视场双目视觉测量设备 相对于主机器人基坐标系的转换矩阵 S36： 对二号小视场双目视觉测量设备采取步骤S32至步骤S35的同样操作， 计算得出二 号小视场双目视 觉测量设备相对于主机器人基坐标系的转换矩阵 S37： 在步骤S35与 步骤S36的基础 上， 计算得出二号小视场双目测量设备相对于一号小 视场双目测量设备的转换矩阵 5.根据权利要求4所述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其 特征在于， 步骤S 33使用一号小视场双目视觉传感器测量靶标点标定板， 得出靶标点标定板 相对于一 号小视场双目视 觉测量设备的转换矩阵 具体包括以下步骤： S331： 选定一号小视场双目视觉传感器视野下的靶标点标定板上的固定一点作为靶标 点标定板坐标系的原 点， 距离原 点最近的点作为坐标系X轴上的点， 距离原 点第二近的点作 为XY平面上的点， 按照此原则建立靶标点标定 板坐标系； S332： 步骤S36中， 二号小视场双目视觉传感器测量时， 靶标点标定板坐标系的建立原 则与S331一致， 坐标系原点、 X轴上的点、 XY平面上的点与步骤S3 31保持一 致。 6.根据权利要求4所述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其 特征在于， 步骤S 34中使用大视场双目视觉测量设备观测靶标点标定板， 得出靶标点相对于 大视场双目视 觉测量设备的转换矩阵 具体包括以下步骤： S341： 使用大视场双目视觉测量设备观测靶标点标定板， 获取至少5个靶标点在大视场 双目视觉测量设备坐标系下的点位信息， 在至少5个点中选取与步骤S331保持一致的坐标 系原点、 X轴上的点、 XY平面内的点作为 坐标系建立依据； S342： 步骤S36中， 大视场双目视觉传感器测量时， 靶标点标定板坐标系的建立原则与 S341一致， 坐标系原点、 X轴上的点、 XY平面上的点与步骤S341保持一 致。 7.根据权利要求4述的一种工业机器人装配误差检测与精度补偿系统标定方法， 其特权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114905511 A 3