[發明專利]一種機器人單目視覺引導系統的自動標定裝置

在審

• 申請號: 201710056160.1
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN107081755A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 徐胤;袁浩巍;李智
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙)31287
• 代理人: 于曉菁

1.一種機器人單目視覺引導系統的自動標定裝置，用于與標定板配合以確定機器人的機械臂末端與固定在所述機械臂上的相機間的坐標轉換關系，其特征在于，包括：

機械臂驅動模塊，用于連接所述機械臂的控制系統，從而實現對所述機械臂的控制；

相機通信模塊，用于連接所述相機，從而實現與所述相機間的數據交互；

圖像采集模塊，用于管理所述機械臂在標定時的運動，并且采集所述相機拍攝的標定板圖像；

相機標定模塊，其調用所述圖像采集模塊中的標定板圖像集，據此生成相應的相機內參、外參和鏡頭畸變系數；

手眼標定模塊，其調用所述圖像采集模塊中的標定板圖像集以及所述相機標定模塊中相應的相機內參、外參和鏡頭畸變系數，計算得到相機坐標系與機械臂末端坐標系的轉換關系；以及

交互界面，用于與所述自動標定裝置的人機交互；并且

所述標定板設置有棋盤格圖案。

2.如權利要求1所述的自動標定裝置，其特征在于，所述圖像采集模塊在標定中的執行內容包括：

接收預設的若干個機械臂狀態，其限定相應的拍攝位置；

在機械臂依次運動到各拍攝位置時，指令相機拍攝并接收拍攝到的標定板圖像。

3.如權利要求1所述的自動標定裝置，其特征在于，將所述圖像采集模塊采集的標定板圖像通過所述交互界面顯示。

4.如權利要求1所述的自動標定裝置，其特征在于，所述相機標定模塊在標定中的執行內容包括：

調用所述圖像采集模塊得到的標定板圖像集；

提取每幅標定板圖像中，標定板角點在圖像中的像素位置；

保存角點位置信息；

根據角點位置信息和標定板參數，利用張氏標定法進行相機標定，得到該標定板圖像的相機內參、外參和畸變系數。

5.如權利要求1所述的自動標定裝置，其特征在于，所述交互界面設置有自動完成所述相機標定模塊執行內容的選項。

6.如權利要求1所述的自動標定裝置，其特征在于，所述手眼標定模塊在標定中的執行內容包括：

調用所述圖像采集模塊中的3幅標定板圖像作為一組；

調用所述相機標定模塊中該組中的3幅標定板圖像的外參，以及對應的機械臂6維狀態，將機械臂狀態轉化成4*4的矩陣，從而建立一組計算數據；

根據該組計算數據，建立機械臂末端旋轉量、平移量，以及相應的標定板圖像的旋轉量、平移量之間的關系；

計算旋轉變換轉軸與轉角，以及手眼參數的旋轉量和平移量，從而獲得基于該組計算數據的手眼標定結果。

7.如權利要求6所述的自動標定裝置，其特征在于，建立多組計算數據并分別獲得相應的多個手眼標定結果，剔除顯著偏離平均量的值，并對剩余的值求平均值。

8.如權利要求7所述的自動標定裝置，其特征在于，所述多組計算數據中所涉的標定板圖像各不相同。

9.如權利要求8所述的自動標定裝置，其特征在于，所述多組計算數據中所涉的標定板圖像遍歷所述圖像采集模塊中的標定板圖像集。

10.如權利要求6所述的自動標定裝置，其特征在于，所述交互界面設置有自動完成所述手眼標定模塊執行內容的選項。