机器人柔性扫描测量系统标定方法*

王钰鑫，周志龙，刘 巍

(大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024)

随着制造业水平的不断发展，广泛涌现出一些大尺寸复杂曲面零件[1-3]。这些零件具有测量尺寸大、型面复杂、难以移动等特点，因此难以采用三坐标测量机等方式进行接触式测量。与坐标测量机相比，以结构光视觉测量为代表的非接触式测量得到了广泛的应用[4-6]。将结构光扫描仪集成到机器人系统中即可构成柔性测量系统。该系统兼顾了结构光扫描仪精度高、效率高和机器人柔性好、可适用于不同工作场景的特点。为了实现测量结果从扫描仪坐标系到机器人基坐标系的统一高精转换，必须进行考虑到机械臂运动学误差的手眼关系标定[7]。

传统的手眼标定方法可以转化为对AX=XB这个方程的求解问题。Tsai[8]通过机器人变换不同位姿对标定物进行拍摄，将手眼矩阵拆为平移部分和旋转部分，再依次进行求解。Horaud[9]对此方程给出了一种基于四元数的求解方法。Zhuang[10]将相机和机器人作为整体进行一次性标定，从而求解出手眼标定参数。Ma[11]通过机器人做特定运动从而建立约束并进行求解。这些求解方式的共同特点是需要机器人做一些特定运动，将机器人作为标定精度链中的一环。但是，由于在制造装配时存在误差，工业机器人的理论运动学模型和实际运动学模型间存在偏差，因此这些方法会引入机器人的运动学参数误差，进而影响到手眼标定的准确性。

本文提出了一种基于机器人与结构光扫描仪的柔性测量系统标定方法。……