[發明專利]一種機械臂末端相機手眼標定方法和系統

在審

• 申請號: 201811510725.X
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109658460A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 呂澤杉;高景一;李竹奇;李源;韓華濤
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T3/60;B25J9/16
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;金躍

本申請實施例提供了一種機械臂末端相機手眼標定方法和系統，其中，該方法包括：獲取機械臂多次同時平移和旋轉時，對標定區域采集的標定圖像；基于機械臂位姿信息和標定圖像外部參數信息，獲得手眼標定矩陣；利用所述手眼標定矩陣對機械臂末端的手眼關系進行標定。本方案利用多個不同位置下的空間運動及圖像采集來完成對相機的標定，根據多次空間相對位置對手眼關系進行約束的原理，標定過程只需要獲得至少三個空間位置相對于基座位置及相機外部參數，對不同機械臂型號及自由度數量，相機型號均可通用；本方案利用平移旋轉矩陣變換，將機械臂末端坐標投影到像素坐標下，獲取機械手末端同時具有旋轉和平移運動時相機到機械臂末端的手眼關系標定。

技術領域

本申請涉及機械臂空間姿態求解領域，特別涉及一種機械臂末端相機手眼標定方法和系統。

背景技術

隨著計算機技術，數字圖像處理的迅速發展，機器視覺在科學研究，工業控制及國防建設領域都有著廣泛的應用。機器視覺可以作為工業機械臂獲取外界環境信息的主要手段，從而提高工業生產的柔性智能化及自動化水平。通過相機標定建立圖像像素坐標和空間位置坐標之間的對應關系，是機器視覺在機器人領域應用的關鍵環節，也是機械臂配合視覺進行引導動作的基礎。根據相機標定的結果以及分揀目標在圖像中位置坐標可以準確計算出該目標在機械臂坐標系中的位置坐標，這是機械臂準確抓取目標的前提。相機自標定，本質上就是根據相機成像的模型求解相機內部參數和外部參數，這些參數是后續求解圖像像素坐標系和空間坐標系對應關系的基礎。因此，這些參數的準確性對求解的像素空間坐標的準確性有重要的影響。而相機與機械臂末端之間的相對轉換關系，對于相機安裝在機械臂末端的應用往往是確定的，但是空間轉換關系，難以測量。

中國發明專利(申請號201711038822.9)名稱“機械臂末端的單相機的手眼標定方法”公開了一種裝在機械臂末端的手眼標定方法，主要解決平面內機械臂末端旋轉運動下的手眼關系標定，將機械臂末端坐標投影到像素坐標下，該專利沒有解決空間中末端同時具有旋轉和平移運動時相機到機械臂末端的手眼關系標定問題。

發明內容

為解決上述問題之一，本申請提供了一種機械臂末端相機手眼標定方法和系統。

根據本申請實施例的第一個方面，提供了一種機械臂末端相機手眼標定方法，該方法的步驟包括：

獲取機械臂多次同時平移和旋轉時，對標定區域采集的標定圖像；

基于機械臂位姿信息和標定圖像外部參數信息，獲得手眼標定矩陣；

利用所述手眼標定矩陣對機械臂末端的手眼關系進行標定。

根據本申請實施例的第二個方面，提供了一種機械臂末端相機手眼標定系統，該系統包括：

姿態控制模塊，控制機械臂同時進行平移和旋轉運動；

圖像采集模塊，獲取機械臂多次同時平移和旋轉時，對標定區域采集的標定圖像；

計算模塊，基于機械臂位姿信息和標定圖像外部參數信息，獲得手眼標定矩陣。

本方案利用三個或更多不同的位置下的空間運動及圖像采集來完成對相機的標定，根據多次空間相對位置對手眼關系進行約束的原理，標定過程只需要獲得至少三個空間位置相對于基座位置及相機外部參數，對不同機械臂型號及自由度數量，相機型號均可通用；

本方案利用平移旋轉矩陣變換，將機械臂末端坐標投影到像素坐標下，從而解決了空間中末端同時具有旋轉和平移運動時相機到機械臂末端的手眼關系標定問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1示出本方案所述機械臂末端相機手眼標定系統的示意圖；