CN119468976A 一种水刀机器人自主作业三维检测与定位校准方法及系统 （西北工业大学太仓长三角研究院）

一种水刀机器人自主作业三维检测与定位记录并处理点云数据，保留校准靶标的点云数2S3：所述线激光扫描仪分别沿X和Y方向进行多次将所述校准靶标放置于作业区域，所述校准靶标的平面法线朝向机工作区域，所述机器人末端带动所述线激光扫描仪在基于平行于所述校准靶标的平面移控制所述机器人末端分别沿X和Y方向正反多次移动，带动所述所述线激光扫描仪扫描得到所述校准靶标的多个根据所机器人末端的物理模型，以及所述线激光扫描仪的装配模型，3将所述线激光扫描仪扫描得到的所述点云转换到所述机器人坐标计算每一次扫描的所述点云数据分别在线激光方向Y和扫描方向X上的点云像素距离拟合所述校准靶标每一次扫描所述点云数据的点云平面，计算在深度方向z上的点云其中，均值用来对正常作业扫描得到的所述点云数据进行整正常作业扫描得到的所述点云数据的局部拟合平面与每个点云像素相对所述局部拟合平手动控制所述水刀刀头末端分别定位到四个所述靶标定位孔，将所述校准靶标在作业空间内放置不同的位姿，重复步骤S1_S5获得所述点云数据的全匹配所述校准靶标的实际物理尺寸和平整度，从而在标定空间区域补偿检测的定位误当水刀机器人进行正常作业时，所述线激光扫描仪对任意曲面的作业目标进行扫描，4记录并比较所述机器人末端在开启水泵作业前后的空间坐标，记10.一种用于执行如权利要求1_9任意一项所述的水刀机器人自主作业三维检测与定精扫路径规划模块，用于进行所述线激光扫描仪的精扫路径规划，确定点云数据获取模块，用于所述线激光扫描仪分别沿X和Y方向误差特征估计模块，用于对保留的所述校准靶标的所述点云数据进行误全局误差补偿模块，用于对正常作业时获取到的所述点云数据进行滤567以兼顾范围和精度的双重要求难题，采用多种图像视觉与线结构光扫描视觉结合的方式，位置的影响，线扫线激光高精度扫描通常在单一线性轨道上通过高稳定性编码器触发扫对由于水刀作业的反作用力造成的定位误差干扰[0014]上述缺点和不足使得现有技术无法很好地解决手眼一体自主作业水刀机器人的8所述线激光扫描仪扫描得到所述校准靶标的多个计算每一次扫描的所述点云数据分别在线激光方向Y和扫描方向X上的点云像素拟合所述校准靶标每一次扫描所述点云数据的点云平面，计算在深度方向z上的来对正常作业扫描得到的所述点云数据的局部拟合平面与每个点云像素相对所述局部拟9计算多次扫描的所述点云数据中四个靶标定位孔对应的第一空间坐标，并取均将所述校准靶标在作业空间内放置不同的位姿，重复步骤S1_S5获得所述点云数[0025]一种用于执行如上述的水刀机器人自主作业三维检测与定位校准方法的水刀机校准靶标的位置和距离处于线激光扫描仪的有效工器人末端具有水射流方向相反的反作用力。本发明采用末端水刀轴向多维力传感的方法，[0035]所述校准靶标1_6为方形平面板，具有大大高于线激光扫描仪1_3分辨率的平面度Vx或Vy在多轴机器人移动线速度稳定[0044]步进精度的概念：线激光扫描仪在扫描过程中有一个重要的参数叫做步进精扫描方向上的距离变化达到了这个扫描仪所要求的步进精度时，就满足了一个重要的条[0046]如果机器人末端空间坐标的连续空间距离变化没有达到线激光扫描仪扫描方向通常会选机器人基座的中心部位或者某个方便用来描述整个机器人运动状态的端的某个有代表性的点，比如末端关节的中心或者是末端执行器安装面的中心等作为原本体坐标系之间存在着一种随着机器人关节运动而变化的位置和姿态的对应关按照右手定则构成相应关系。并且要清楚这个坐标系和机器人末端坐标系之间的安装关线激光扫描仪坐标系的坐标变换情况。简单说就是把位置偏移量和旋转角度等信息转化成能用于计算坐标变换的形式，然后按照一定的规则进行计算，得到从末端到扫描仪的坐标变换矩阵。把前面算出来的从机器人本体到机器人末端的坐标变换矩阵和从机器人末端到[0060]对于点云数据里的每一个点，先把它从普通的三维坐标形式变成齐次坐标形[0061]然后用这个齐次坐标形式的点和前面算出来的坐标变换矩阵进行一种特殊的乘设定一个包围盒来剔除多余点云数据。先确定包围盒六个面在机器人坐标系下的坐标范机器人坐标系下的点云数据点，对于每个点，如果它的x坐标小于x作业扫描得到的所述点云数据的局部拟合平面与每个点云像素相对所述局部拟合平面的我们要从每一次扫描得到的所有点里面，把每个点在X方向的坐标值Xi单独[0070]等我们把所有的点都看了一遍之后，我们就知道这次扫个点在X方向的坐标值Xi和刚才得到的均值Ex之间的差，这个差我们可以记为Xi[0080]等我们把所有的点都看了一遍之后，我们就知道这次扫[0084]等我们把所有的点都看了一遍之后，我们就知道这次扫[0088]等我们把所有的点都看了一遍之后，我们就知道这次扫体做法是，把这个点在Z方向的原始坐标值Zj加上这个补偿系数乘以Zj复步骤S1_S5获得所述点云数据的多组测量数据和校准数据；同时获取进行多次扫描的统不同方向上的均值和方差的操作再次计算每次扫描点云数据在相关方向上的均值和方可以在转换矩阵中增加一个绕垂直于该平面的轴的旋线段或特征的长度进行比较。例如，如果校准靶标上两个标记点之间的实际距离为100毫中与x方向坐标变换相关的元素乘以一个适当的缩放系数，使点云数据在该方向上的尺寸表明存在平移误差(5,3,2)。如图5所示，本实施例提供了一种用于执行如第一实施例中的水刀机器人自主作述校准靶标的位置和距离处于线激光扫描仪的有