Development of an algorithm for calibrating measuring equipment on the flange of a robotic arm

Abstract

На практике может появиться необходимость сканирования объектов, габариты которых превышают рабочую область сканирующей системы. В таких ситуациях используют роботов-манипуляторов, к рабочему инструменту которых прикрепляется сканирующая система. Для получения отсканированных данных в единой системе координат, необходимо вычислить матрицу перехода от СК рабочего инструмента к СК сканера. В данной работе предложен и реализован алгоритм калибровки лазерного профилометра на фланце робота при помощи калибровочной сферы. Матрица перехода находится путем решения задачи многомерной оптимизации методом Ньютона. Тесты программной реализации на реальных данных показали, что алгоритм сходится к окрестности наилучшего решения.

In practice it might be necessary to scan objects larger than the scanning system field of view. To achieve full scanning, robots with a scanning system attached to the end of the robot arm are used. To obtain scanned data in a single coordinate system, it is necessary to estimate the transformation matrix from the working tool coordinate system to the scanner coordinate system. Algorithm for calibrating a laser profile scanner on the robot end of arm with a calibration sphere are proposed. Transformation matrix is being found by solving the problem of multidimensional optimization by Newton's method. Software implementation on real data showed that the algorithm converges to the neighborhood of the best solution.