[發明專利]一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201710048740.6
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN107253190B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 丁有爽;邵天蘭;張貺恩
• 申請（專利權）人: 梅卡曼德（北京）機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置，包括工業機器人、機器人末端工具、連接至工業機器人末端工具的激光發生器、標定板和相機，所述工業機器人與連接件的一側連接，在連接件的另一側上安裝機器人末端工具，在機器人末端工具的一側安裝激光發生器，所述激光發生器包括紅色激光發生器和綠色激光發生器，所述標定板為黑白相間的棋盤格，所述相機固定在工作臺上，所述相機為2D相機。本發明有效解決了工業機器人手眼相機標定時需要高精度放置標定板以及安裝末端工具的問題，同時，本發明無需將標定板放置在精確位置，僅需將標定板放在機器人工作空間中的任意位置并使得激光與標定板相交即可，極大的降低了相機標定的工作量。

技術領域

本發明涉及工業機器人以及相機標定技術領域，具體是一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置及其使用方法。

背景技術

隨著勞動力成本的不斷提高以及工業機器人控制、規劃、識別方法的不斷發展，用工業機器人代替人工進行自動化生產的程度越來越高。但目前工業中工業機器人手眼相機標定問題仍然沒有得到解決。

手眼工業機器人系統主要分為eye-in-hand與eye-to-hand兩類系統，其中，在eye-in-hand系統中，相機固定在工業機器人末端，因而，隨著機器人的運動，相機可以以不同的方向觀察標定板以及工作空間，因而eye-in-hand系統標定過程也相對較為簡單，目前已經有很多成熟的方法可以使用。而對于 eye-to-hand系統，由于相機固定，無法僅僅借助標定板以及機器人的運動實現相機與機器人相對位置的標定，其難點在于：1)如何將特征點的位置與機器人的運動關聯起來；2)如何高精度的提取標定所需要的特征點的位置；3)如何自動化標定的過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置及其使用方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置，包括工業機器人、機器人末端工具、連接至工業機器人末端工具的激光發生器、標定板和相機，所述工業機器人與連接件的一側連接，在連接件的另一側上安裝機器人末端工具，在機器人末端工具的一側安裝激光發生器，所述激光發生器包括紅色激光發生器和綠色激光發生器，所述標定板為黑白相間的棋盤格，所述相機固定在工作臺上，所述相機為2D相機。

作為本發明進一步的方案：所述激光發生器與機器人末端工具的相對位置固定。

一種高精度機器人手眼相機自動標定的裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟一：利用2D相機拍攝標定板圖片，結合2D相機內參，估計相機外參相對于標定板的坐標變換矩陣；

步驟二：調整工業機器人關節角，使得固定在機器人末端工具上的激光發生器發出的激光與標定板相交于點P1、P2；

步驟三：采用2D相機拍攝標定板以及其上激光點的圖片，計算點P1、P2在標定板坐標系中的位置；P1在標定板(board)坐標系中的坐標記作(u₁，v₁，0)，仿射形式記作(u₁，v₁，0，1)；P2在標定板坐標系中的坐標記作(u₂，v₂，0)，仿射形式記作(u₂，v₂，0，1)；

步驟四：根據步驟三中激光點P1、P2在標定板坐標系中的位置，計算其在機器人基座坐標系中的位置：

其中，分別為激光點P1、P2在機器人基座坐標系(base)中的位置；為標定板坐標系相對于機器人基座坐標系的坐標變換；分別為激光點P1、P2在標定板坐標系(board)中的位置；