激光线扫式形貌测量机器人的标定研究.pdfVIP

第25卷 第 1期 传 感 技 术 学 报 Vo】．25 No．1 2012年 1月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Jan．2012 Calibrationfor3D Pr0meMeasurementRobotwithLaserLine．ScanSensor HUANGJia，ZHUJigui ，WANGYi (StateKeyLaboratoryofPree~ionMeasuringTechnologyandInstruments，TianfinUniversity，Tianfin300072，China) Abstract：In orderto obtain the3D profileofa large free—form surfacewith high efficiency and accuracy，a measurementmethodbasedon generalindustrialrobotand laserline—scan sensorisstudied．Theprincipleand structureofthemeasurementsystem arediscussed．Thenthepositionandposturebetweentherobotandthesensor arecalculatedaccuratelybyusingastandardsphereandtheoptimizationalgorithm．Consideringtherobotkinematic errorsmayhave greatinfluence on themeasurementresultsofthe system，a method for correcting therobot kinematicparametersisproposed，which canreduce thepositioning erroreffectively．Experimentsandanalytical resultsshow thatthemeasurementsystem canmeasurestandardspherewithhighaccuracyafterthecalibrationand kinematicparameterscorrectionbeingdone．Thismethodprovidesaguaranteefortheacquisitionofhighaccuracy three-dimensionalpointclouds． Keywords：3D profilemeasurement；robot；hand-eyecalibration；kinematicparameterscorrection EEACC：7320C doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．01．013 激光线扫式形貌测量机器人的标定研究木 黄 佳 ，邾继贵 ，王 一 (天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072) 摘 要 ：为能够高效、高精度的获取大型自由曲面物体的形貌．研究了基于通用工业机器人和激光线扫描传感器的测量方 法。论述了激光线扫式形貌测量系统的原理与结构．利用标准球及优化算法实现了机器人和激光扫描传感器位姿关系的精 确解算，并针对机器人运动学误差对系统测量影响较大 ，通过对机器人运动学参数的修正有效减小了机器人的绝对定位误 差。实验和分析结果表明，经标定和运动学参数校正后的测量系统对标准球的测量能达到较高精度 ．为采集高精度三维点云 提供了保证。 关键词 ：形貌测量：机器人；手眼标定；运动学参数校正 中图分类号：TP249 文献标识码 ：A 文章编号：1004—1699(2012)01—0062—05 现代社会 的科技进步使逆 向工程 (reverse 品质_2]。获取物体表面形貌特征的方法有多种，主 engineering)广泛应用于产品制造等领域 。它主要用 要可分为接触式和非接触式两种。以三坐标测量机 途之一是根据物体的三维CAD模型制造与该物体