基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的机器
人TCP精度检测系统
背景技术
当前工业机器人TCP设定后的标定多粗略的采用人工肉眼观察的
方式，TCB测算的准确性不能量化、科学的表述出来。市场上也有一些
可已进行精确检测的仪器设备，但该类产品多采用精密的测量设备与
仪器，系统复杂，成本较高。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种基于机器视觉的机器人TCP
精度检测系统及其检测方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于机器
视觉的机器人TCP精度检测系统，包括安装在机器人法兰盘上的检测
工具和照相机，所述机器人安装在工作平台上，所述照相机固定在工
作平台一侧的立柱上，所述检测工具的末端为圆盘，圆盘的中心与检
测用检测工具的尖点位置相同，圆盘垂直于检测工具的轴心线。
作为本发明的进一步改进，所述检测工具末端的圆盘正面有3条
划线，三条划线延长后交于圆盘的中心点，即TCP点。
本发明的有益效果是：本发明采用单个相机完成了TCP标定精度
的自动检测过程，该发明结构简单、原理可靠、易于实现，适用于各
类工业机器人的TCP精度自动检测，在满足应用精度的前提下为用户
节约成本，并提高工作效率。
附图说明
图1为本发明检测系统的结构示意图；
图2为本发明检测工具与现有检测工具的对比示意图；
图3为本发明检测工具的圆盘正面示意图；
图中标示：1-机器人法兰盘；2-检测工具；3-照相机；4-工作平
台；5-立柱。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作
进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范
围的限定。
图1示出了本发明一种基于机器视觉的机器人TCP精度检测系统
的一种实施方式，包括安装在机器人法兰盘1上的检测工具2和照相
机3，所述机器人安装在工作平台4上，所述照相机3固定在工作平台
4一侧的立柱5上，所述检测工具2的末端为圆盘，圆盘的中心与检测
用检测工具的尖点位置相同，圆盘垂直于检测工具2的轴心线,所述检
测工具2末端的圆盘正面有3条划线，三条划线延长后交于圆盘的中
心点，即TCP点。
其检测方法包括以下步骤：
1)移动检测工具工具到指定位置，确保满足以下条件：
a.检测工具轴线垂直于相机像平面；
b.检测工具的TCP点到像平面的距离为标定距离；
c.检测工具工具末端圆盘成像位于像平面中心；
2)通过控制机器人，保持TCP的位置不变，改变TCP的姿态；
3)待机器人动作完成后，通过照相机获取的检测工具末端圆盘及
其标记图像的位置信息，计算TCP在x，y，z三个方向的位置移动量。
4)根据计算出来的TCP位置移动量判断TCP的精准度。
所述步骤3)的TCP在x，y，z三个方向的位置移动量计算方法如
下：
a.通过图像处理在CCD像平面上获取圆盘的边缘；
b.通过延长像平面上,三条线获取TCP点在像平面上位置；
c.搜索所有过TCP成像点与圆盘边缘相交的直线(圆盘旋转轴)，
选出在圆盘边缘线内线段最长的线，并获取该线段长度；
d.通过摄影定理，计算TCP点在Z方向的偏移量，计算公式如下：
z1＝2lf/d1
z2＝2lf/d2
e.由于像平面上的TCP(x，y)位置值是在Z方向有变化的情况下
获取的，需将该值转化为在Z值没有变化的前提下的值：
Δx＝xr-x1
Δy＝yr-y1
采用如上结构的检测用检测工具，在机器人调整检测工具姿态时
总有一平面过TCP点且平行于像平面与检测用检测工具的圆盘相交，
且交线在圆盘内的线段长度为圆盘的直径，该线段平行于像平面。由
计算机视觉摄影定理可知，当该线段(TCP)远离相机时，线段在CCD
上的像变短；当该线段(TCP)接近相机时,线段在CCD上的线边长.由此
可以通过该线段在CCD上成像的长短判断TCP在Z(垂直于像平面)方
向的位置改变。
为寻找该平行线段在像平面上的位置，需要设定前提条件，确保
该线段是所有过CCD上TCP的成像点与圆盘边缘线交线最长的，方便
图像处理算法搜索改线段。