(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211154384.3 (22)申请日 2022.09.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115249267 A (43)申请公布日 2022.10.28 (73)专利权人 海克斯康制造智能技 术 （青岛） 有 限公司 地址 266114 山东省青岛市高新区华 贯路 885号 (72)发明人 郝健　刘古今　刘霜　 (74)专利代理 机构 青岛联智专利商标事务所有 限公司 37101 专利代理师 张福华 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01)G06T 7/80(2017.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G01B 11/24(2006.01) G01C 11/00(2006.01) 审查员 周亚芳 (54)发明名称 一种基于转台及机器人位姿解算的自动检 测方法及装置 (57)摘要 本发明公开一种基于转台及机器人位姿解 算的自动检测方法及装置， 属于视觉3D测量技术 领域， 包括机器人、 转台、 与机器人连接的扫描 仪、 包括多个无序标记点的标定板、 已知半径标 准球、 分别与机器人、 转台、 扫描仪通信连接的控 制器； 获取转台的旋转矩阵、 机器人底座相对转 台的旋转中心的第一位姿关系矩阵、 扫描仪相对 机器人法兰中心的第二位姿关系矩阵、 机器人法 兰中心位姿矩阵； 旋转矩阵、 第一位姿关系矩阵、 机器人法兰中心位姿矩阵、 第二位姿关系矩阵相 乘得对齐矩阵； 扫描仪扫描被检测件获得的点云 通过对齐矩 阵统一到同一坐标系后拟合为三维 图像。 通过对齐矩阵将扫描的点 云转换到同一坐 标系内拟合为三维图像， 提高获得三维图像的效 率及准确性。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 115249267 B 2022.12.30 CN 115249267 B 1.一种基于转台及机器人位姿解 算的自动检测方法， 其特 征在于， 包括： S1、 获取转台的旋转矩阵、 机器人底座相对所述转台的旋转中心的第一位姿关系矩阵、 扫描仪相对机器人法兰中心的第二 位姿关系矩阵、 机器人法兰中心位姿矩阵； S2、 将所述旋转矩阵、 所述第一位姿关系矩阵、 所述机器人法兰中心位姿矩阵、 所述第 二位姿关系矩阵相乘得对齐矩阵； S3、 将所述扫描仪扫描被检测件获得的点云通过所述对齐矩阵转化统一到同一坐标系 后拟合为三维图像； 对步骤S1中的所述第一位姿关系矩阵、 所述第二位姿关系矩阵通过放 置在所述转台上的上表面设置有多个无序可识别标记点的标定板进行校准； 同一坐标系为 转台坐标系， 其XOY平面平行于所述 转台的旋转平面； 在步骤S1中， 将所述标定板放置在所述转台的旋转中心； 多次组合变换所述转台的转 角及所述机器人 的位姿， 获取每次组合变换时的所述旋转矩阵、 所述机器人法兰中心位姿 矩阵； 所述扫描仪扫描每次组合变换的所述标定板的多个所述标记点获取所述标定板的中 心相对所述扫描仪的第三 位姿关系矩阵， 并分别带入以下4*4齐次矩阵方程式， W=R*F*RT* M；                         （1） 其中， W为所述第三 位姿关系矩阵； R为所述旋转矩阵； F为所述第一 位姿关系矩阵； RT为所述机器人法兰中心位姿矩阵； M为所述第二 位姿关系矩阵； 得以下矩阵方程组： W1=R1*F*RT1*M W2=R2*F*RT2*M … WN=RN*F*RTN*M；                     （2） 其中， W1、 W2、……、 WN为各组合变换对应的所述第三 位姿关系矩阵； R1、 R2、……、 RN为各组合变换的所述旋转矩阵； RT1、 RT2、……、 RTN为各组合变换的所述机器人法兰中心位姿矩阵； N为组合变换的次数， 其大于 3； 方程组 （2） 结合方程 F_C=ΔF*F；                       （3） 其中， F_C为第一位姿关系校准矩阵； ΔF为第一校准系数； 方程组 （2） 中所述第一位姿关系矩阵由所述第一位姿关系校准矩阵替换得以下方程 组， W1=R1*ΔF*F*RT1*M W2=R2*ΔF*F*RT2*M …… WN=RN*ΔF*F*RTN*M；                 （4）权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115249267 B 2解得所述第一校准系数的值， 方程组 （2） 结合以下 方程， M_C=ΔM*M；                        （5） M_C为第二位姿关系校准矩阵； ΔM为第二校准系数； 方程组 （4） 中的所述第二位姿关系矩阵由所述第二位姿关系校准矩阵替换， 并将计算 所得的所述第一校准系数的值带入得， W1=R1*ΔF*F*RT1*ΔM*M W2=R2*ΔF*F*RT2*ΔM*M …… WN=RN*ΔF*F*RTN*ΔM*M；              （6） 解得所述第二校准系数的值， 带入方程组 （6） ， 重复解得 所述第一校准系数的值； 将解得的所述第一校准系数、 所述第二校准系数依次循环带入到方程组 （6） 求解所述 第二校准系数、 所述第一校准系数， 直至所述第一校准系数、 所述第二校准系数的值小于设 定的残余 误差； 最终的所述第 一校准系数等于各所述第 一校准系数的乘积； 最终的所述第 二校准系数 等于各所述第二校准系数的乘积； 所述第一位姿关系矩阵、 所述第二位姿关系矩阵分别通过最终的所述第一校准系数、 最终的所述第二校准系数进行 校准。 2.根据权利要求1所述的自动检测方法， 其特征在于， 所述第一校准系数、 所述第二校 准系数的具体解法如下： 解方程组 （4） ， W1=R1*ΔF1*F*RT1*M W2=R2*ΔF2*F*RT2*M …… WN=RN*ΔFN*F*RTN*M； 得ΔF1、 ΔF2、……、 ΔFN； ΔF_cyclesum= cat(4,ΔF1,ΔF2,……,ΔFN)； ΔF=mean(ΔF_cyclesum,  4,'omitnan'  )； 解方程组 （6） ， W1=R1*ΔF*F*RT1*ΔM1*M W2=R2*ΔF*F*RT2*ΔM2*M …… WN=RN*ΔF*F*RTN*ΔMN*M； 得ΔM 1、 ΔM 2、……、 ΔM N； ΔM_cyclesum= cat(4,Δ M1,ΔM2,……,ΔMN)； ΔM=mean(Δ M_cyclesum,4, 'omitnan')。 3.根据权利要求2所述的自动检测方法， 其特征在于， 所述第 一位姿关系矩阵为所述机 器人底座相对所述转台的旋转中心的设计数据； 所述第二位姿关系矩阵为所述扫描仪相对 所述机器人法兰中心的设计数据。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115249267 B 3