本发明涉及一种机器人轨迹精度检测系统和方法，具体地，涉及一种基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统和方法。
背景技术：
1、工业机器人的轨迹精度，是机器人最终性能的基础与保障。特别是在离线编程的工作模式下，机器人最终的实际轨迹精度与指令轨迹之间的偏离程度，不仅仅是评估机器人性能优劣的主要指标与参数，也是判定机器人是否可以长时间工作甚至是否报废的决定性要素。因此，经常性地对机器人的轨迹精度检测检测，是所有工业机器人的常规性工作，也是保障品质与质量的必需操作。
2、目前，工业机器人轨迹检测的手段极为有限，主要是采用激光跟踪仪进行机器人三维轨迹测试。虽然测距精度高、测量范围大，但是成本高（百万即投入）、效率低（调试时间需要数小时），而且在小范围（例如1m以内时）其坐标测量精度并不高（受限于角度测量精度低的因素）。个人用户采用拉绳测量系统进行三维轨迹测量，虽然测量范围较大，但是三维测量精度太低，根本无法适用。有些客户采用电子画笔的方式，利用机器人携带画笔在纸上画出轨迹线，由人眼判断其轨迹的正误。由于人眼判断的随意性太大，根本无法满足高精度的轨迹检测需求。而且由于纸面尺寸限制，只能检测几十cm的小范围轨迹，与机器人动辄几米的工作范围相比，实用性并不大。
3、因此，当下的工业机器人生产领域急需一种性能与价格适中的大范围工业机器人三维轨迹精度检测仪器设备，不仅可以检验机器人的三维轨迹精度，而且成本低、操作简单，符合绝大多数机器人生产商的需求。
4、此外，在所有的大范围轨迹精度检测过程中，直线轨迹是需求最多的项目。直线轨迹精度也在很大程度上代表了机器人的轨迹精度能力。因此，如能将机器人的直线轨迹精度检测到位，也就涵盖了机器人的绝大部分的轨迹精度能力。
技术实现思路
1、本发明针对目前工业机器人领域存在的缺少大范围轨迹精度检测能力与手段的缺陷与不足，提出一种基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统。该检测系统采用一个反射靶标，固定于机器人末端并随之一同移动。测量主机内置有视觉探头，其光轴与机器人末端的移动方向一致，实时获取靶标的图像，通过处理得到靶标的质心坐标与直径尺寸。通过数据处理，可用获得机器人直线轨迹的偏差值。与此同时，靶标采用逆反射材料制作，同时在测量主机增加了led主动照明光源，可用有效提升检测精度和对环境光干扰的抵抗能力。该检测系统操作简便，易学易用，检测精度高，操作效率高，通用性强，性价比高。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、本发明提供一种基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统，所述的检测系统包括有测量主机、反射体、三脚架，测量主机包括有相机、镜头、光源、滤光片、工控机、支架、底座，反射体包括有反射基板、反射板，其中：
4、所述的测量主机为一体式测量仪器，固定于三脚架之上，放置于被测机器人的工作空间内，面向机器人末端，实行直线轨迹精度检测；
5、所述的反射体固定于被测机器人末端，并随之一同移动，由此代表机器人的移动距离和轨迹变化；
6、所述的三脚架为高稳定重载三脚架，用于支撑测量主机，保障测量过程中测量主机的位置与姿态稳定不变；
7、所述的相机为工业级相机，其光轴与机器人末端移动方向一致，可以实时捕获反射体区域的图像，用于数据处理；
8、所述的镜头为精密光学镜头，将反射体所在区域的图像成像到相机的像平面之上，形成数字图像；
9、所述的光源为低功耗投射光源，共有多个，均布于镜头四周，向反射体表面投射调制光束，进行照明，提高图像的对比度和抵抗环境光干扰的能力；
10、所述的滤光片为光学滤光片，其中心波长与光源的中心波长一致，克服环境杂光的干扰和影响；
11、所述的支架为轻质材料制作的支架，用于支撑相机，并调节其光轴的位置与姿态，实现直线轨迹精度测量；
12、所述的底座为金属材料制作，一方面支撑整个测量主机，另一方面与三脚架的云台可靠连接并固定，实现测量主机位置与姿态的调节；
13、所述的工控机为带有触摸屏的一体式高性能工控机，一方面控制光源的周期性投射光束，另一方面获取来自相机的数字图像信息，进行处理，获得反射体的相关信息；
14、所述的反射基板为轻质材料制作的板材，表面为漫反射特性，形成局部背景，提高图像的信噪比；
15、所述的反射板为逆反射材料制作的板材，固定于反射基板之上，形成高反射信号；形状为规则对称的圆形或多边形，中心坐标代表移动轨迹。
16、本发明机器人直线轨迹精度检测系统工作流程如下：首先，将反射体固定于机器人末端，并随之一同移动。然后，在工控机的控制下，打开光源并向反射体投射一束照明光束，照亮反射体。镜头将反射体图像成像到相机的成像面，形成的数字图像信息传送到工控机进行处理，最终得到反射体中心坐标，即为运行的实际轨迹。
17、所述的基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统，其特征还在于：所述的光源为可调制光源，向反射体投射调制光束，通过差分图像提高信噪比和抵抗环境光干扰能力。
18、本发明提供一种适用于上述的基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统的测量方法，具体如下：
19、（1）首先，将反射体固定于机器人末端，并随之一同移动；
20、（2）打开光源，向反射体投射光束，相机捕获反射体图像，并传送至工控机；
21、（3）关闭光源，捕获背景图像，并传送至工控机；
22、（4）工控机将上述反射体图像与背景图像进行差分处理，得到差分图像；
23、（5）利用差分图像计算反射板中心的水平坐标、垂直坐标以及直径；
24、（6）根据预先校准的数据，将反射板的直径转换为此时反射体与测量主机之间的距离；
25、（7）以此距离为横坐标，分别对水平坐标和垂直坐标进行直线拟合，分别得到直线拟合系数；
26、（8）将不同距离处的水平坐标和垂直坐标分别与各自拟合直线相减，得到此距离处的直线轨迹的水平偏差值和垂直偏差；
27、（9）将各个距离处的水平偏差值与垂直偏差值进行方和跟合成，得到该距离处的直线轨迹偏差值；
28、（10）取所有距离处的直线轨迹偏差的最大值，作为最终的机器人直线轨迹精度评估结果。
1.一种基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统，所述的检测系统包括有测量主机、反射体、三脚架，测量主机包括有相机、镜头、光源、滤光片、工控机、支架、底座，反射体包括有反射基板、反射板，其中：
2.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统，其特征还在于：所述的光源为可调制光源，向反射体投射调制光束，通过差分图像提高信噪比和抵抗环境光干扰能力。
3.本发明提供一种适用于上述的基于视觉的机器人直线轨迹精度检测系统的测量方法，具体如下：
