本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種用于標定檢測工具坐標系的方法、裝置以及機器人控制設備。

背景技術：

目前，機器人的應用越來越廣泛，機器人可以代替人工完成一些特定作業(yè)，例如物流行業(yè)的包裹分揀等。在包裹分揀工序中，一般采用機器人和檢測工具共同實現對包裹的檢測和跟蹤抓取。在對包裹進行跟蹤抓取之前，需要對機器人和檢測工具兩者的坐標系進行標定，以實現機器人對包裹進行跟蹤抓取。目前，采用手動測量機器人和檢測工具兩者的坐標系在x、y和z軸方向的距離，通過測量出來的距離標定檢測工具相對機器人的坐標系。由于需要人工手動測量坐標系在x、y和z軸方向的距離，要求操作人員必須要用很高的技術水平。但是，在測量的時候，由于不同的操作人員的操作習慣經常有測量誤差，必須經過多次測量并調試才能準確完成檢測工具相對機器人的坐標系的標定，降低了包裹分揀工序的工作效率。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種用于標定檢測工具坐標系的方法、裝置以及機器人控制設備。

根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于標定檢測工具坐標系的方法，包括：沿物品輸送方向在傳輸帶上設置多個檢測位置；接收到檢測工具發(fā)送的對位于第一檢測位置的物品進行檢測而獲得的第一位置坐標；獲得通過機器人分別對位于第二檢測位置、第三檢測位置的物品進行檢測而得到的第二位置坐標和第三位置坐標；根據第二位置坐標、第三位置坐標以及傳輸帶的運行信息計算出第二檢測位置或第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離；基于所述距離、第一位置坐標以及第二位置坐標或第三位置坐標確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的坐標值。

可選地，計算出第二檢測位置或第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離包括：在所述物品位于所述第一檢測位置、所述第二檢測位置和所述第三檢測位置時，分別獲取用于檢測所述傳輸帶運行的編碼器輸出的第一脈沖值、第二脈沖值和第三脈沖值；計算單位坐標值所對應的脈沖數n＝(第三脈沖值-第二脈沖值)/(第三位置坐標的x軸坐標值-第二位置坐標的x軸坐標值)；確定所述第二檢測位置與所述第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a1＝(第二脈沖值-第一脈沖值)/n；或，所述第三檢測位置與所述第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a2＝(第三脈沖值-第一脈沖值)/n。

可選地，確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的x軸坐標值x＝第二位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+所述距離a1；或，x＝第三位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+所述距離a2；其中，所述機器人坐標系x軸和檢測工具坐標系x軸的正方向以及坐標單位相同。

可選地，確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的y軸坐標值y＝第二位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值；或，y＝第三位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值；其中，所述機器人坐標系y軸和檢測工具坐標系y軸的正方向以及坐標單位相同。

可選地，確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的z軸坐標值z＝第二位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值；或，z＝第三位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值；其中，所述機器人坐標系z軸和檢測工具坐標系z軸的正方向以及坐標單位相同。

可選地，當所述物品在所述輸送帶上運行至所述第二檢測位置和/或所述第三檢測位置時觸發(fā)光電開關；在接收到所述光電開關發(fā)送的信號時，控制所述機器人移動至所述第二測試點和/或所述第三檢測位置，用以對所述物品進行檢測。

根據本發(fā)明的另一方面，提供一種用于標定檢測工具坐標系的裝置，包括：檢測位置設定模塊，用于沿物品輸送方向在傳輸帶上設置多個檢測位置；坐標接收模塊，用于接收檢測工具發(fā)送的對位于第一檢測位置的物品進行檢測而獲得的第一位置坐標；坐標獲取模塊，用于獲得通過機器人分別對位于所述第二檢測位置、所述第三檢測位置的所述物品進行檢測而得到的第二位置坐標和第三位置坐標；坐標標定模塊，用于根據所述第二位置坐標、所述第三位置坐標以及所述傳輸帶的運行信息計算出所述第二檢測位置或第三檢測位置與所述第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離；基于所述距離、第一位置坐標以及第二位置坐標或第三位置坐標確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的坐標值。

可選地，所述坐標標定模塊，包括：脈沖值獲取單元，用于在所述物品位于所述第一檢測位置、所述第二檢測位置和所述第三檢測位置時，分別獲取用于檢測所述傳輸帶運行的編碼器輸出的第一脈沖值、第二脈沖值和第三脈沖值；距離確定單元，用于計算單位坐標值所對應的脈沖數n＝(第三脈沖值-第二脈沖值)/(第三位置坐標的x軸坐標值-第二位置坐標的x軸坐標值)；確定所述第二檢測位置與所述第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a1＝(第二脈沖值-第一脈沖值)/n；或，所述第三檢測位置與所述第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a2＝(第三脈沖值-第一脈沖值)/n。

可選地，所述坐標標定模塊，還包括：x坐標標定單元，用于確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的x軸坐標值x＝第二位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+所述距離a1；或，x＝第三位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+所述距離a2；其中，所述機器人坐標系x軸和檢測工具坐標系x軸的正方向以及坐標單位相同。

可選地，所述坐標標定模塊，還包括：y坐標標定單元，用于確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的y軸坐標值y＝第二位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值；或，y＝第三位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值；其中，所述機器人坐標系y軸和檢測工具坐標系y軸的正方向以及坐標單位相同；

可選地，所述坐標標定模塊，還包括：z坐標標定單元，用于確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的z軸坐標值z＝第二位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值；或，z＝第三位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值；其中，所述機器人坐標系z軸和檢測工具坐標系z軸的正方向以及坐標單位相同。

可選地，當所述物品在所述輸送帶上運行至所述第二檢測位置和/或所述第三檢測位置時觸發(fā)光電開關；所述坐標獲取模塊，用于在接收到所述光電開關發(fā)送的信號時，控制所述機器人移動至所述第二測試點和/或所述第三檢測位置，用以對所述物品進行檢測。

根據本發(fā)明的又一方面，提供一種機器人控制設備，包括：如上所述的用于標定檢測工具坐標系的裝置。

根據本發(fā)明的再一方面，提供一種用于標定檢測工具坐標系的裝置，包括：存儲器；以及耦接至所述存儲器的處理器，所述處理器被配置為基于存儲在所述存儲器中的指令，執(zhí)行如上所述的用于標定檢測工具坐標系的方法。

本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法、裝置以及控制設備，結合檢測工具檢測的位置坐標、機器人檢測的位置坐標以及傳輸帶的運行信息進行計算，得到檢測工具相對于機器人坐標系的坐標值，可以自動完成檢測工具相對于機器人的坐標系的標定，提高了標定的精度以及工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法的一個實施例的流程示意圖；

圖2為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法的一個實施例中對物品進行檢測的示意圖；其中，1-delta機器人、2-delta機器人控制設備、3-傳輸帶、4-編碼器、5-檢測工具、6-檢測工具控制、7-光電開關、8-物品；

圖3為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法的一個實施例中檢測位置設置的示意圖；

圖4為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的裝置的一個實施例的模塊示意圖；

圖5為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的裝置的一個實施例的坐標標定模塊的模塊示意圖；

圖6為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的裝置的另一個實施例的模塊示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結合各個圖和實施例對本發(fā)明的技術方案進行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等僅用于描述上相區(qū)別，并沒有其它特殊的含義。

圖1為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法的一個實施例的流程示意圖，如圖1所示：

步驟101，沿物品輸送方向在傳輸帶上設置多個檢測位置。

步驟102，接收到檢測工具發(fā)送的對位于第一檢測位置的物品進行檢測而獲得的第一位置坐標。

步驟103，獲得通過機器人分別對位于第二檢測位置、第三檢測位置的物品進行檢測而得到的第二位置坐標和第三位置坐標。

檢測工具可以為3d檢測工具，機器人可以為現有的多種機器人。第一位置坐標、第二位置坐標和第三位置坐標可以都為3d位置坐標，第一位置坐標值為在檢測工具坐標系中的x、y、z軸坐標值，第二位置坐標值、第三位置坐標值為在機器人坐標系中的x、y、z軸坐標值。

步驟104，根據第二位置坐標、第三位置坐標以及傳輸帶的運行信息計算出第二檢測位置或第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離。檢測工具坐標系和機器人坐標系的x軸方向都為物品的傳輸方向。

步驟105，基于距離、第一位置坐標的x軸坐標值以及第二位置坐標或第三位置坐標的x軸坐標值確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x。

通過計算出檢測位置之間x軸方向的距離，并結合位置坐標可以得出工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x。計算檢測位置之間在機器人坐標系的x軸方向上的距離有多種方法，例如，在物品位于第一檢測位置、第二檢測位置和第一檢測位置時，分別獲取用于檢測傳輸帶運行的編碼器輸出的第一脈沖值、第二脈沖值和第三脈沖值。

編碼器可以設置在傳輸帶電機或輥軸等處，編碼器把角位移轉換成脈沖信號向外發(fā)送，通過脈沖信號數可計算傳輸帶的線速度。計算單位坐標值所對應的脈沖數n＝(第三脈沖值-第二脈沖值)/(第三位置坐標的x軸坐標值-第二位置坐標的x軸坐標值)。

機器人坐標系x軸和檢測工具坐標系x軸的正方向以及坐標單位相同。確定第二檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a1＝(第二脈沖值-第一脈沖值)/n。確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x＝第二位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+距離a1?；蛘?，確定第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a2＝(第三脈沖值-第一脈沖值)/n，確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x＝第三位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+距離a2。

如果機器人坐標系x軸和檢測工具坐標系x軸的正方向或坐標單位不同，可以根據相同的原理，計算出檢測位置之間在x軸方向的距離，設置相應的換算公式，通過距離結合位置坐標計算出檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x。

在一個實施例中，如圖2所示，delta機器人1由3個主臂加一個旋轉小臂組成，3個主臂主要實現機器人末端點在空間移動，1個旋轉小臂實現機器人末端點在空間的姿態(tài)變化，delta機器人1所處的世界坐標系x方向和檢測工具5所處的世界坐標系x方向都與傳輸帶3的前進方向一致。

將需要被delta機器人1抓取的物品8放在檢測工具5可檢測范圍s中的第一檢測位置a，如圖3所示。觸發(fā)檢測工具5開始檢測，檢測工具5通過相機對物品8進行三維拍攝，得到第一位置坐標(x1,y1,z1)。檢測之后將第一位置坐標通過檢測工具控制單元6發(fā)送給delta機器人控制設備2，同時delta機器人控制設備2采集此時的用于檢測傳輸帶移動的編碼器4輸出的脈沖值l1。

通過傳輸帶3將物品8從第一檢測位置a移動到第二檢測位置a1，如圖3所示，第二檢測位置a1在delta機器人1的可到達范圍內，物品8到達第二檢測位置a1后，手動或自動控制delta機器人1到達物品8上方，delta機器人1的末端可以與物品8接觸，delta機器人控制設備2獲取delta機器人1(末端)的坐標值(x2,y2,z2)作為第二位置坐標(x2,y2,z2)，delta機器人控制設備2獲取此時編碼器4的脈沖值l2。

傳輸帶3向前移動，物品8從第二檢測位置a1移動到第三檢測位置a2，如圖3所示，手動或自動控制delta機器人1到達物品8上，delta機器人1的末端可以與物品8接觸，delta機器人控制設備2獲取delta機器人1(末端)的坐標值(x3,y3,z3)作為第三位置坐標(x3,y3,z3)，并獲取編碼器4此時輸出的脈沖值l3。

計算編碼器4對于傳輸帶3運行的分辨率，即計算機器人坐標系在x軸方向上的單位坐標值所對應的脈沖數：

n＝(l3-l2)/(x3-x2)。

通過分辨率計算出第一檢測位置a到第二檢測位置a1位置的距離a：

a＝(l2-l1)/n。

計算出檢測工具5相對delta機器人1的坐標系在x方向上的值x:

x＝x2-x1+a。

例如，機器人坐標系x軸和檢測工具坐標系x軸的正方向以及坐標單位相同。檢測工具5檢測的(x1，y1，z1)為(15，20，25)，delta機器人1檢測的(x2，y2，z2)為(20，25，30)，delta機器人1檢測的(x3，y3，z3)為(30，25，30)，編碼器4的脈沖值l1＝10，l2＝30，l3＝50。計算n＝(50-30)/(30-20)＝2。計算距離a＝(30-10)/2＝10。計算出檢測工具5相對delta機器人1的坐標系在x方向上的值x＝20－15+10＝15。

機器人坐標系y軸和檢測工具坐標系y軸的正方向以及坐標單位相同。確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的y軸坐標值y＝第二位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值，或者，y＝第三位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值。

機器人坐標系z軸和檢測工具坐標系z軸的正方向以及坐標單位相同。確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的z軸坐標值z＝第二位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值，或者z＝第三位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值。

如果機器人坐標系y、z軸和檢測工具坐標系y、z軸的正方向以及坐標單位不同，可以根據相同的原理，計算出檢測位置之間在y、z軸方向的距離，設置相應的換算公式，通過距離并結合位置坐標計算出檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的y、z軸坐標值。

例如，計算檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的y軸坐標值y＝25-20＝5，計算檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的z軸坐標值z＝30-25＝5。最終得到檢測工具相對于delta機器人1的坐標系的值是(15,5,5)。

當物品在輸送帶上運行至第二檢測位置a1、第三檢測位置a2時觸發(fā)檢測物品是否到達檢測位置的光電開關7，在接收到光電開關發(fā)送的信號時，delta機器人控制設備2控制delta機器人1移動至第二測試點a1、第三檢測位置a2的物品上，獲取第二位置坐標、第三位置坐標。光電開關7也可以由光柵、接近開關等替代。

上述實施例提供的用于標定檢測工具坐標系的方法，結合檢測工具檢測的位置坐標、機器人檢測的位置坐標以及傳輸帶的運行進行計算，得到檢測工具相對于機器人坐標系的坐標值，可以自動完成檢測工具相對于機器人的坐標系的標定，提高了標定的精度，并且具有簡便快捷的特點，自動化程度高，可以提高工作效率。

在一個實施例中，如圖4所示，本發(fā)明提供一種用于標定檢測工具坐標系的裝置4，包括：檢測位置設定模塊40、坐標接收模塊41、坐標獲取模塊42和坐標標定模塊43。檢測位置設定模塊40沿物品輸送方向在傳輸帶上設置多個檢測位置。坐標接收模塊41接收檢測工具發(fā)送的對位于第一檢測位置的物品進行檢測而獲得的第一位置坐標。坐標獲取模塊42獲得通過機器人分別對位于第二檢測位置、第三檢測位置的物品進行檢測而得到的第二位置坐標和第三位置坐標。

坐標標定模塊43根據第二位置坐標、第三位置坐標以及傳輸帶的運行信息計算出第二檢測位置或第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離。基于所述距離、第一位置坐標以及第二位置坐標或第三位置坐標確定檢測工具坐標系的原點相對于所述機器人坐標系的坐標值。

當物品在輸送帶上運行至第二檢測位置和/或第三檢測位置時觸發(fā)光電開關。坐標獲取模塊42在接收到光電開關發(fā)送的信號時，控制機器人移動至第二測試點和/或第三檢測位置，用以對物品進行檢測。

如圖5所示，坐標標定模塊43包括：脈沖值獲取單元431、距離確定單元432、x坐標標定單元433、y坐標標定單元434和z坐標標定單元435。脈沖值獲取單元431在物品位于第一檢測位置、第二檢測位置和第三檢測位置時，分別獲取用于檢測傳輸帶運行的編碼器輸出的第一脈沖值、第二脈沖值和第三脈沖值。

距離確定單元432計算單位坐標值所對應的脈沖數n＝(第三脈沖值-第二脈沖值)/(第三位置坐標的x軸坐標值-第二位置坐標的x軸坐標值)；確定第二檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a1＝(第二脈沖值-第一脈沖值)/n；或，第三檢測位置與第一檢測位置在機器人坐標系的x軸方向上的距離a2＝(第三脈沖值-第一脈沖值)/n。

機器人坐標系x、y、z軸和檢測工具坐標系x、y、z軸的正方向以及坐標單位相同。x坐標標定單元433確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的x軸坐標值x＝第二位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+距離a1；或，x＝第三位置坐標的x軸坐標值-第一位置坐標的x軸坐標值+距離a2；。

y坐標標定單元434確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的y軸坐標值y＝第二位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值；或，y＝第三位置坐標的y軸坐標值-第一位置坐標的y軸坐標值。

z坐標標定單元435確定檢測工具坐標系的原點相對于機器人坐標系的z軸坐標值z＝第二位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值；或，z＝第三位置坐標的z軸坐標值-第一位置坐標的z軸坐標值。

在一個實施例中，本發(fā)明提供一種機器人控制設備，包括：如上的用于標定檢測工具坐標系的裝置。

圖6為根據本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的裝置的另一個實施例的模塊示意圖。如圖6所示，該裝置可包括存儲器61和處理器62，存儲器61用于存儲指令，處理器62耦合到存儲器61，處理器62被配置為基于存儲器61存儲的指令執(zhí)行實現上述的用于標定檢測工具坐標系的方法。

存儲器61可以為高速ram存儲器、非易失性存儲器(non-volatilememory)等，存儲器61也可以是存儲器陣列。存儲器61還可能被分塊，并且塊可按一定的規(guī)則組合成虛擬卷。處理器62可以為中央處理器cpu，或專用集成電路asic(applicationspecificintegratedcircuit)，或者是被配置成實施本發(fā)明的用于標定檢測工具坐標系的方法的一個或多個集成電路。

上述實施例提供的用于標定檢測工具坐標系的方法、裝置以及控制設備，結合檢測工具檢測的位置坐標、機器人檢測的位置坐標以及傳輸帶的運行進行計算，得到檢測工具相對于機器人坐標系的坐標值，可以自動完成檢測工具相對于機器人的坐標系的標定，提高了標定的精度，并且具有簡便快捷的特點，自動化程度高，可以提高工作效率。

可能以許多方式來實現本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。用于方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發(fā)明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發(fā)明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用于實現根據本發(fā)明的方法的機器可讀指令。因而，本發(fā)明還覆蓋存儲用于執(zhí)行根據本發(fā)明的方法的程序的記錄介質。

本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。