(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 202210826840.8 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 安徽工程大学 地址 241000 安徽省芜湖市鸠江区北京中 路 (72)发明人 吴路路　邓湘琳　王园　江本赤　 王建彬　疏达　熊新炎　 (74)专利代理 机构 北京风雅颂专利代理有限公 司 11403 专利代理师 方昊 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统 及方法 (57)摘要 本发明涉及机械臂 性能测量技术领域， 具体 涉及一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统 及方法， 包括机械臂， 机械臂包括多个连杆， 每个 连杆的长度方向设置有至少两个标志， 标志内设 置有三个围绕标志的中心等角度分布、 且相互距 离相等的检测件， 机械臂一侧设置有测控模块和 两个视觉模块， 测控模块与两个视觉模块和机械 臂连接； 两个视觉模块通过检测件同步快速采集 所有标志的图像信息， 并将图像信息传输给测控 模块， 测控模块对图像信息进行处理， 获得离散 的标志的中心位置信息及姿态信息， 从而构建机 械臂连续结构的全局空间位移场， 用于对机械臂 的性能和状态进行测量与评价。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115294198 A 2022.11.04 CN 115294198 A 1.一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 包括机械臂(1)， 其特征在于， 所述机械 臂(1)包括多个连杆， 每个所述连杆的长度方向设置有至少两个标志(3)， 所述标志(3)内设 置有三个围绕所述标志(3)的中心等角度分布、 且相互距离相等的检测件， 所述机械臂(1) 一侧设置有测控模块(4)和两个视觉模块(2)， 所述测控模块(4)与两个所述视觉模块(2)和 机械臂(1)连接； 两个所述视觉模块(2)通过检测件同步快速采集所有所述标志(3)的图像 信息， 并将所述图像信息传输给测控模块(4)， 所述测控模块(4)对 所述图像信息进行 处理， 获得离散的标志(3)的中心 位置信息及姿态信息， 从而构建机械臂(1)连续结构的全局空间 位移场， 用于对机 械臂(1)的性能和状态进行测量与评价。 2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 视觉模块(2)包括相机 。 3.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 检测件上设置有“十”字线， 所述 “十”字线的交叉处为所述检测件的中心， 所述标志(3)为圆 形， 所述检测件为直径相同的小圆， 三个所述小圆的圆心相互之间的距离相同， 每个所述小 圆内均通过 “十”字线均分成四个区域， 相对设置的两个所述区域同色。 4.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 包括 所述测控模块(4)通过图像信息提取特征点， 通过特征点 获得离散的标志(3)的中心 位置信 息及姿态信息， 所述特 征点为每个所述标志(3)上三个所述检测件的圆心。 5.根据权利要求4所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 测控模块(4)通过边 缘检测和霍夫变换 方式获得 特征点。 6.根据权利要求4所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 测控模块(4)通过特征点获取所有所述标志(3)中检测件圆心的像素坐标， 通过像素坐标获 取所述标志(3)上的三个检测件圆心的三 维空间坐标， 进而获得标志(3)的中心 位置信息及 姿态信息 。 7.根据权利要求4所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 测控模块(4)对所述图像信息进行处 理依次包括滤波与校正处 理和提取 特征点。 8.根据权利要求6所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 所述 标志(3)的中心位置信息为所述标志(3)的中心点的空间坐标位置， 所述标志(3)的三个所 述检测件中心的空间坐标位置为[xi,yi,zi](i＝1,2,3)， PT＝G‑1·H/2 其 中 ： P ＝ [ x ,y ,z ] ， P 表 示 为 所 述 标 志 (3) 的 中 心 点 空 间 坐 标 位 置 ； 为 3×3 系 数 矩 阵 ，G‑1为 求 矩 阵 G 的 逆 矩 阵 ； 为3×1系数矩阵； T为向量的转置符号； 所述姿态信息为标志(3)的姿态向量， 所述标志(3)的姿态向量 为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115294198 A 2其中， norm为求向量 的模长。 9.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机械臂全局性能测量系统， 其特征在于， 在获 得离散的标志(3)的中心位置信息及姿态信息后， 对同一时刻的中心位置信息及姿态信息 进行空间数据插值 或拟合， 构建机械臂(1)连续结构的空间位置和姿态数据， 从而分析某 一 时刻机械臂(1)的全局变形和受力情况。 10.一种根据权利要求1 ‑9任意一个所述的基于视觉的机械臂全局性能测量方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 首先通过测控模块(4)控制机械臂(1)运行， 然后两个所述视觉模块 (2)通过检测件 快速同步采集所有 所述标志(3)的图像信息， 并将所述图像信息传输给测控 模块(4)， 测控模块(4)对 所述图像信息进 行处理， 获得全部离散的标志(3)的中心位置信息 及姿态信息， 利用同一时刻机械臂(1)上多个离散的标志(3)的中心位置信息和姿态信息， 从而构建机械臂(1)连续结构的全局空间位移场， 用于对机械臂(1)的性能和状态进 行测量 与评价。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115294198 A 3