本发明涉及工业机器人，具体为一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置和方法。
背景技术：
1、目前机器人自动化焊接行业，通过加视觉传感器如线激光传感器等，提高设备的智能化水平，是主流趋势。要想使用线激光传感器进行准确的定位、测量，焊枪与线激光传感器的手眼标定是前提。
2、目前市面上最常见的线激光手眼标定方法是通过人工操作机器人，移动到若干个点上，逐一记录该点对应的数据。最后通过软件算法，自动求解出标定结果。操作机器人的过程必须由人工来进行。有的方法只需要移动6次，但如果这6个结果中有误差较大的值，计算结果就会存在较大误差。有的方法为了降低误差，要移动十几次。这些方法的典型问题是：人工操作繁琐，用户满意度低。标定方法需要培训，上手较难，对人员的基本技能要求高。标定过程全部由人工操作，标定结果受到人员的能力、状态的影响，可能误差会很大。有人研究了通过标准球进行手眼标定的方法，有相关论文，详细阐述了其中的算法原理。但用标准球的标定方法，仍然是人工标定，未解决操作复杂度的问题。
3、总之，目前缺乏一种自动化程度高、操作方便、结果精度高且稳定、并且成本较低的手眼标定方法。鉴于此，提供一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置和方法以克服上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置，包括：
3、标准球：作为标定物，直径在20mm至线激光传感器量程的1/2之间，标准球的下半部分通过螺栓连接固定在稳固的长方体底座上；
4、焊接机器人：读取实时机器人坐标、执行运动指令、与计算机通过以太网或总线进行通信；
5、线激光传感器：与上位计算机连接，用于采集数据；
6、上位计算机：与机器人、线激光传感器通过以太网或总线通信，运行标定程序，标定程序包含数据读取模块和标定算法模块。
7、进一步的，上位计算机的数据读取模块为被动响应的服务模块，启动后持续循环监听机器人信号，根据接收到的就位信号及实时坐标读取线激光传感器的实时轮廓线数据并与机器人坐标记录到一组，完成记录后向机器人发送记录结束信号，接收到结束信号后结束本模块。
8、进一步的，上位计算机的标定算法模块根据45组标定数据，计算出手眼标定结果。
9、一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，包括以下步骤：
10、准备：用户将标定球固定在机器人的工作空间内，然后移动机器人，通过人眼目测，让机器人末端的线激光传感器将激光线竖直向下发射，打在标定球的正中心，激光线平行于机器人坐标系的y轴，高度在激光器中心量程向下10mm左右，启动上位机程序；
11、开始：用户点击“开始标定”按钮；
12、标定过程：自动进入标定过程，机器人运动并采集标定数据；
13、结果计算：自动根据数据得出标定结果和误差值；
14、结果写入：用户选择是否将标定结果写入到机器人；
15、输出报告：生成标定报告；
16、结束：标定过程结束。
17、进一步的，在机器人系统上编写机器人运动程序，首先读取机器人的实时位置，将初始状态的坐标作为基准，基于此点作偏移形成5*3*3的三维矩阵，共45个点，执行运动指令逐一运动到每个点，到位后发送就位信号以及实时坐标给上位机标定程序，接着等待记录结束的信号，再运动到下一个点，以此循环直到全部记录完成，最后发送结束信号给上位机标定程序。
18、进一步的，机器人运动程序中，在x方向上共5排，每排间隔为5mm；在y方向上共3排，每排间隔为10mm；在z方向上共3排，每排间隔为10mm，p0为最底层平面上最中间的点，根据它与其他点的相对位置求解出其他44个点的坐标值，45个点的运动顺序为从x,y,z值最小的点开始，先控制y,z不变，x从小到大运动，完成一排后，y递增，以此类推，直到完成一个面，然后，z递增，以此类推，直到遍历所有点。
19、进一步的，上位机标定程序的数据读取模块接收到就位信号以及实时坐标后，读取线激光传感器的实时轮廓线数据，并且与此时的机器人坐标记录到一组，完成记录后向机器人发送记录结束信号。
20、进一步的，上位机标定程序的标定算法模块根据45组标定数据，通过拟合轮廓线为圆求圆心坐标和半径、结合一组5条数据去除1条无效数据求球心坐标、获取4条*9组球心坐标和机器人坐标一一对应的数据求激光工具坐标系数值和误差的算法，计算出手眼标定结果。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22、标定过程无需人工操作，降低标定的操作难度和复杂度。
23、避免人工操作引入的误差，确保标定结果的精度和稳定性。
24、标定装置结构简单，加工方便，成本低；标准球可以直接采购。
25、标定过程自动化，可在自动化系统中以固定频率调用标定过程，以确保设备长期保持稳定的手眼精度。
1.一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置，其特征在于：上位计算机的数据读取模块为被动响应的服务模块，启动后持续循环监听机器人信号，根据接收到的就位信号及实时坐标读取线激光传感器的实时轮廓线数据并与机器人坐标记录到一组，完成记录后向机器人发送记录结束信号，接收到结束信号后结束本模块。
3.如权利要求1所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的装置，其特征在于：上位计算机的标定算法模块根据45组标定数据，计算出手眼标定结果。
4.一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，其特征在于：在机器人系统上编写机器人运动程序，首先读取机器人的实时位置，将初始状态的坐标作为基准，基于此点作偏移形成5*3*3的三维矩阵，共45个点，执行运动指令逐一运动到每个点，到位后发送就位信号以及实时坐标给上位机标定程序，接着等待记录结束的信号，再运动到下一个点，以此循环直到全部记录完成，最后发送结束信号给上位机标定程序。
6.如权利要求4所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，其特征在于：机器人运动程序中，在x方向上共5排，每排间隔为5mm；在y方向上共3排，每排间隔为10mm；在z方向上共3排，每排间隔为10mm，p0为最底层平面上最中间的点，根据它与其他点的相对位置求解出其他44个点的坐标值，45个点的运动顺序为从x,y,z值最小的点开始，先控制y,z不变，x从小到大运动，完成一排后，y递增，以此类推，直到完成一个面，然后，z递增，以此类推，直到遍历所有点。
7.如权利要求4所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，其特征在于：上位机标定程序的数据读取模块接收到就位信号以及实时坐标后，读取线激光传感器的实时轮廓线数据，并且与此时的机器人坐标记录到一组，完成记录后向机器人发送记录结束信号。
8.如权利要求4所述的一种焊接机器人的焊枪与线激光传感器的自动化手眼标定的方法，其特征在于：上位机标定程序的标定算法模块根据45组标定数据，通过拟合轮廓线为圆求圆心坐标和半径、结合一组5条数据去除1条无效数据求球心坐标、获取4条*9组球心坐标和机器人坐标一一对应的数据求激光工具坐标系数值和误差的算法，计算出手眼标定结果。
