(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 20221043932 9.2 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 深圳市超准视 觉科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区航城街 道三围社区航城智谷中城未来产业园 1栋601 (72)发明人 刘博　陈旭　陈珉　 (74)专利代理 机构 深圳市中科创为专利代理有 限公司 4 4384 专利代理师 何路　冯建华 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01) (54)发明名称 机械臂工具末端位姿快速校准方法 (57)摘要 本发明公开一种机械臂工具末端位姿快速 校准方法， 方法包括： 使动相机获取标定板在不 同空间位置下的多组第一图像， 从多组第一图像 中确认其在相机中的坐标与实际坐标之间的关 系， 以及确认相机当前的位置与角度； 在相机与 机械臂的基座相对固定时， 通过在机械臂的法兰 盘设置标定板， 确认基座的坐标体系与相机的坐 标体系之间的转换关系； 使动相机获取机械臂的 工具末端的第二图像， 提取第二图像中的TCP点 的像素坐标， 以及获取TCP点在相机的坐标体系 下的坐标， 计算得到工具末端与法兰盘的转换关 系。 本发明具有非接触测量、 校准速度快、 精度高 等优点， 减少了传统接触式TCP校准过程中误差 因素， 提高了标定 速度与标定精度。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114770502 A 2022.07.22 CN 114770502 A 1.一种机 械臂工具末端位姿快速校准方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 使动相机获取标定板在不同空间位置下的多组第 一图像， 从多组所述第 一图像中确 认 其在所述相机中的坐标与实际坐标之间的关系， 以及确认所述相机当前的位置与角度； 在所述相机与机械臂的基座相对固定时， 通过在所述机械臂的法兰盘设置所述标定 板， 确认所述基座的坐标体系与所述相机的坐标体系之间的转换关系； 使动所述相机获取机械臂的工具末端的第二图像， 提取所述第二图像中的TCP点的像 素坐标， 以及获取所述TCP点在所述相机的坐标体系下的坐标， 根据所述基座与所述相机 之 间的转换关系， 获得所述TCP点在所述基座的坐标体系下的坐标， 根据所述法兰盘与所述基 座的转换关系， 在所述工具末端采用所述法兰盘姿态时得到所述工具末端到所述基座的坐 标体系的转换关系， 计算得到所述工具末端与所述法兰盘的转换关系。 2.根据权利要求1所述的机械臂工具末端位姿快速校准方法， 其特征在于， 通过公式x ＝K*L(R*X+T,k1,k2,k3,k4)， 以确认所述第一图像中在所述相机中的坐标与实际坐标之间 的关系和所述相机 当前的位置与角度， 其中， x为所述相机拍摄的第一图像中的3D坐标； X为 空间中的实际3D坐标(World  Coordinate)， k1、 k2、 k3、 k4为校正参数， K为所述相机 内置参 数矩阵， R为所述相机的旋转矩阵， T为所述相机的平 移矩阵。 3.根据权利要求1所述的机械臂工具末端位姿快速校准方法， 其特征在于， 在所述相机 有两个时， 在确定所述第一图像在所述相机中的坐标与实际坐标之 间的关系和所述相机当 前的位置与角度后， 还确认两个所述相机之间的转换关系。 4.根据权利要求1所述的机械臂工具末端位姿快速校准方法， 其特征在于， 所述确 认所 述机械臂的基座的坐标体系与所述相机的坐标体系之间的转换关系， 包括： 获取在所述法兰盘与所述标定板的相对位置保持不变时移动所述标定板的多个第三 图像， 根据多个所述第三图像中所述相 机与所述标定板的坐标关系， 以及根据所述法兰盘 与所述基座的坐标关系， 计算得到所述基座的坐标体系与所述相机的坐标体系之 间的转换 关系。 5.根据权利要求1所述的机械臂工具末端位姿快速校准方法， 其特征在于， 所述第 二图 像中的所述TCP点的提取 方法包括 一下情况中的一种： 基于AI技术的自动提取算法提取； 手动提取。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114770502 A 2机械臂工具末端位姿 快速校准方法 技术领域 [0001]本发明涉及工业机械臂技术领域， 尤其涉及一种机械臂工具末端位姿快速校准方 法。 背景技术 [0002]随着工业4.0的提出与实施， 制造业升级转型和自动化水平的不断提高， 工业机械 臂在汽车、 餐饮、 电子和医疗等领域的应用越来越广泛。 在实际应用中， 机械臂通过安装在 机械臂法兰盘末端的工具来完成各种 各样的任务， 根据任务的不同， 安装在法兰盘末端的 工具也不相同， 例如焊接机械臂末端安装焊枪， 喷绘机械臂末端安装喷枪， 搬运机械臂 安装 夹爪等等。 工具中心点(TCP)相对于法兰盘末端位姿的偏移 量大多是不准确的， 因此需要对 机械臂末端工具进 行TCP标定， 其标定精度直接影响机械臂的生产质量和工作效率。 当机械 臂工具末端发生改变或磨损时， 需要进行重新标定。 而传统的标定方法需要人为操作机械 臂进行标定， 存在精度不高、 操作繁琐和标定效率太低的问题。 因此， 研究一种能够快速、 准 确的工具坐标体系标定方法具有重要意 义。 发明内容 [0003]鉴于以上技术问题， 本发明提供了一种机械臂工具末端位姿快速校准方法， 用于 工业机械臂工具末端位姿的快速标定， 借助于三维视觉， 使得机械臂工具末端可快速的进 行标定， 得到 机械臂法兰盘与机 械臂工具末端之间的姿态变换关系。 [0004]本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然， 或部分地通过本公开 的实践而习得。 [0005]一种机械臂工具末端位姿快速校准方法， 所述方法包括： [0006]使动相机获取标定板在不同空间位置下的多组第一图像， 从多组所述第一图像中 确认其在所述相机中的坐标与实际坐标之间的关系， 以及确认所述相机当前的位置与角 度； 在所述相机与机械臂的基座相对固定时， 通过在所述机械臂的法兰盘设置所述标定板， 确认所述基座的坐标体系与所述相机的坐标体系之 间的转换关系； 使动所述相机获取机械 臂的工具末端的第二图像， 提取所述第二图像中的TCP点的像素坐标， 以及获取所述TCP点 在所述相机的坐标体系下的坐标， 根据所述基座与所述相机 之间的转换关系， 获得所述TCP 点在所述基座的坐标体系 下的坐标， 根据所述法兰盘与所述基座的转换关系， 在所述工具 末端采用所述法兰盘姿态时得到所述工具末端到所述基座的坐标体系的转换关系， 计算得 到所述工具末端与所述法兰盘的转换关系。 [0007]进一步的， 通过公式x＝K*L(R*X+T,k1,k2,k3,k4)， 以确认所述第一图像中在所述 相机中的坐标与实际坐标之 间的关系和所述相机当前的位置与角度， 其中， x为所述相机拍 摄的第一图像中的3D坐标； X为空间中的实际3D坐标(World  Coordinate)， k1、 k2、 k3、 k4为 校正参数， K为所述相机内置参数矩阵， R为所述相机的旋转矩阵， T为所述相机的平 移矩阵。 [0008]进一步的， 在所述相机有两个时， 在确定所述第一图像在所述相机中的坐标与实说　明　书 1/4 页 3 CN 114770502 A 3