[發明專利]一種基于六點觸點法的機器人手眼標定方法

有效

• 申請號: 201610494133.8
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107545591B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 鄒風山;張濤;徐方;李邦宇;陳亮;姜楠;潘鑫
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/30;G06T7/246
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種基于六點觸點法的機器人手眼標定方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1、采用工業相機設定光學中心坐標；

S2、初始化多組機器人基坐標系中Oxy平面內坐標點和初始化多組圖像像素與之相對應像素坐標系下的坐標點；

S3、采用最小二乘法求取線形方程和單純型法求取非線性方程得到對應機器人基坐標與相機坐標系的相關參數；

S4、采用Levenberg-Marquardt非線性最優化方法對獲得的相關參數進行多次優化；

S5、判斷機器人控制器是否給出圖像識別命令，如果是則進行步驟S6，否則進行步驟S5；

S6、所述機器人控制器對圖像當前幀進行處理，并獲得特征物體的圖像中點像素坐標；

S7、所述圖像中點像素坐標通過機器人基坐標系中變換得出的機器人抓取點，并將該抓取點的坐標發送給機器人控制器；

所述步驟S3包括如下步驟：

S31、在單面攝像機模型中，設定(xw，yw，zw)是點P在世界坐標系owxwywzw中的三維坐標和(x，y，z)是同一點P在攝像機坐標系oxyz中的坐標；

S32、將相機坐標系到世界坐標系的旋轉矩陣通過最小二乘法線性方程利用最少六個圖像識別點求解待優化的第一相關參數；

S33、利用單純形法對非線性方程進行求解待優化的第二相關參數；

所述步驟S4包括如下步驟：

S41、對第一相關參數和第二相關參數通過Levenberg-Marquardt算法進行數據優化得到第一優化數據；

S42、將第一優化數據帶入圖像中心點通過Levenberg-Marquardt算法進行數據優化得到第二優化數據；

S43、將第二優化數據從工業相機坐標系到相應機器人坐標系的變換矩陣R和平移矩陣T進行優化得到第三優化數據；

S44、將第三優化數據經過圖像中心點和相機坐標系到機器人相應坐標系的旋轉矩陣和平移矩陣進行最后一次優化得到工業相機坐標系到機器人相應坐標系中其中的某一平面對應關系的第四優化數據。

2.根據權利要求1所述的基于六點觸點法的機器人手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S2中初始化多組機器人基坐標系中Oxy平面內坐標點和初始化多組圖像像素與之相對應像素坐標系下的坐標點分別采用初始化六組機器人基坐標系中Oxy平面內坐標點和初始化六組圖像像素與之相對應像素坐標系下的坐標點。

3.根據權利要求2所述的基于六點觸點法的機器人手眼標定方法，其特征在于，所述機器人通過六組圖像像素以及應用機器人基坐標系控制機器人手或吸盤直接運動到六個物體特征點的正上方。

4.根據權利要求1所述的基于六點觸點法的機器人手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S32包括如下步驟：

A1、應用線性方程求解相機坐標系到世界坐標系的旋轉矩陣中采用至少六個圖像識別點最小二乘法線性方程求解；

A2、利用最小二乘法解超定方程組；

A3、通過向量正交化求取相機旋轉矩陣的第一相關參數。