·386 工程科学学报，第40卷，第3期 表1双目视觉系统测量误差验证 Table 1 Binocular vision measurement errors compared to laser tracker mm 测量深度/ 点1 点2 点3 mm Ar △y A: △x y A: △x Ay 200 0.0049 0.0055 0.0001 0.0033 -0.0089 0 -0.0081 0.0034 0.0001 300 0.0040 0.0010 0 0.0042 0.0040 0 0.0003 -0.0050 0 400 0.0067 -0.0019 -0.0002 0.0043 0.0032 0.0003 0.0042 -0.0030 -0.0001 要求.2组实验的10次实验结果的定位误差各分量 指标.由于运动控制及视觉测量是自动化集成在软 的分布如图6所示. 件中，因此调姿时间主要取决于迭代补偿的次数. 未采用视觉控制的定位误差可认为是机器人本 实验证明，该系统具有良好的调姿效率.如图7所 体定位精度及系统标定误差导致机器人直接定位的 示的两个随机不同位置下的实验结果，平均3次迭 平均位置、方向误差分别为0.6mm、0.2°，而最大位 代就能达到装配精度的要求.且调姿过程中机器人 置误差达到1.5mm且最大方向误差为0.24°.而采 运动至理论目标位姿的运动偏移量很小，不会引起 用位置反馈型视觉控制后，该系统的定位精度得到 测量视场丢失目标的现象.由以上两组实验可知， 明显的提升，其定位误差可认为是该控制系统的系 采用位置反馈型视觉控制有效提高机器人定位精度 统误差.平均位置误差由0.6降至0.05mm(平均位 及定位效率. 置误差减少91.7%)，最大位置误差降低到0.1mm; 在该装配实验中机械臂进给到目标作业位置的 平均方向误差由0.2°降至0.02°（平均角度误差减 相对线性运动阶段，采用两组实验评估该过程中前 少90%)，最大方向误差降低到0.04°.两者均达到 馈补偿算法的有效性及可行性.根据式(2)，本实验 装配精度要求. 设置的相对线性运动距离为250mm具体到达位置 除了定位精度的提高，调姿时间也是一个关键 如图8(b)所示，黑色点表示理论位置，红色点为机 1.8 一△X-试验 1.6 鲁一△Y-试验- △Z-试验- AX-试验二 12 一△Y-试验二 1.0 AZ-试验二 0.6 0.2 装配次数 0.25 (b) 0.20 0.15 ◆一△a-试验- ■一△B-试验- 一△y试验一 0.10 △-试验 米一△B-试验二 ●一△y-试验二 0.D5 装配次数 图6机器人直接定位和迭代补偿后的误差.()位置误差：(b)方向误差 Fig.6 Errors of the robot and after compensation iteration process:(a)position errors:(b)orientation errors工程科学学报，第 40 卷，第 3 期 表 1 双目视觉系统测量误差验证 Table 1 Binocular vision measurement errors compared to laser tracker mm 测量深度/ mm 点 1 点 2 点 3 Δx Δy Δz Δx Δy Δz Δx Δy Δz 200 0. 0049 0. 0055 0. 0001 0. 0033 － 0. 0089 0 － 0. 0081 0. 0034 0. 0001 300 0. 0040 0. 0010 0 0. 0042 0. 0040 0 0. 0003 － 0. 0050 0 400 0. 0067 － 0. 0019 － 0. 0002 0. 0043 0. 0032 0. 0003 0. 0042 － 0. 0030 － 0. 0001 要求． 2 组实验的 10 次实验结果的定位误差各分量 的分布如图 6 所示． 未采用视觉控制的定位误差可认为是机器人本 体定位精度及系统标定误差导致机器人直接定位的 平均位置、方向误差分别为 0. 6 mm、0. 2°，而最大位 置误差达到 1. 5 mm 且最大方向误差为 0. 24°． 而采 用位置反馈型视觉控制后，该系统的定位精度得到 明显的提升，其定位误差可认为是该控制系统的系 统误差． 平均位置误差由0. 6 降至0. 05 mm( 平均位 置误差减少 91. 7% ) ，最大位置误差降低到 0. 1 mm; 平均方向误差由 0. 2°降至 0. 02°( 平均角度误差减 少 90% ) ，最大方向误差降低到 0. 04°． 两者均达到 装配精度要求． 图 6 机器人直接定位和迭代补偿后的误差． ( a) 位置误差; ( b) 方向误差 Fig． 6 Errors of the robot and after compensation iteration process: ( a) position errors; ( b) orientation errors 除了定位精度的提高，调姿时间也是一个关键 指标． 由于运动控制及视觉测量是自动化集成在软 件中，因此调姿时间主要取决于迭代补偿的次数． 实验证明，该系统具有良好的调姿效率． 如图 7 所 示的两个随机不同位置下的实验结果，平均 3 次迭 代就能达到装配精度的要求． 且调姿过程中机器人 运动至理论目标位姿的运动偏移量很小，不会引起 测量视场丢失目标的现象． 由以上两组实验可知， 采用位置反馈型视觉控制有效提高机器人定位精度 及定位效率． 在该装配实验中机械臂进给到目标作业位置的 相对线性运动阶段，采用两组实验评估该过程中前 馈补偿算法的有效性及可行性． 根据式( 2) ，本实验 设置的相对线性运动距离为 250 mm 具体到达位置 如图 8( b) 所示，黑色点表示理论位置，红色点为机 · 683 ·