結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量機(jī)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(jué)的測(cè)量機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)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(duì)偶四元數(shù)和Kronecker積，能夠同時(shí)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(cè)量點(diǎn)，利用定點(diǎn)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(jī)器人帶動(dòng)測(cè)頭通過(guò)平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，建立了適合線結(jié)

2、構(gòu)光測(cè)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(diǎn)法的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法。利用機(jī)器人在多個(gè)姿態(tài)對(duì)固定點(diǎn)測(cè)量結(jié)果之差作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差。
　　 5.提出了基于尺度信息的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(diǎn)信息作為約束條件，提高了測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)精度和絕對(duì)精度。
　　 結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量機(jī)器人系統(tǒng)中，工業(yè)機(jī)器人作為結(jié)構(gòu)

3、光傳感器的運(yùn)動(dòng)載體，帶動(dòng)傳感器依次到達(dá)空間指定測(cè)量位置，獲取測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息。通過(guò)變換程序即能夠滿足產(chǎn)品多品種、多系列的測(cè)量需求。該系統(tǒng)融合了光學(xué)、圖像處理、機(jī)器人學(xué)等技術(shù)，是符合現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)發(fā)展方向的柔性測(cè)量系統(tǒng)。本文就結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量機(jī)器人相關(guān)的基本問(wèn)題展開(kāi)研究，包括：
　　 1.建立了基于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)的測(cè)量機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，包括攝像機(jī)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(jī)器人的前向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)模型

4、。運(yùn)用坐標(biāo)變換理論，得到線結(jié)構(gòu)光傳感器和機(jī)器人末端，旋轉(zhuǎn)臺(tái)和機(jī)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(guò)確定位于光平面上的n(n≥2)條直線，計(jì)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(cè)頭和機(jī)器人之間的手眼標(biāo)定問(wèn)題。基于向量化算子和對(duì)偶四元數(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(diǎn)?？紤]到線結(jié)構(gòu)光測(cè)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(diǎn)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差標(biāo)定方法，以機(jī)器人在多個(gè)姿態(tài)對(duì)固定點(diǎn)測(cè)量結(jié)果之差作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差進(jìn)行估計(jì)，有效的提高了測(cè)量機(jī)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(diǎn)信息和尺度信息作為優(yōu)化條件