[發明專利]一種基于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置

在審

• 申請號: 201910986422.3
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110695982A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 徐龍
• 申請（專利權）人: 南京隆越自動化科技有限公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J19/04;G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置，其特征在于：包括三維視覺伺服單元、機械臂和標定板，所述三維視覺伺服單元位于機械臂末端，所述三維視覺伺服單元包括攝像頭和投影儀，所述三維視覺伺服單元采用結構光測量技術，所述投影儀向被測物體投射事先編碼的結構光，所述攝像機拍攝經由物體表面形貌調制的結構光圖案，通過計算機解碼獲得被測物體的三維形貌。

2.一種基于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置，其特征在于：所述手眼標定方法包括以下步驟：

步驟1：確定三維視覺伺服單元的內外參數；

步驟2：確定三維視覺伺服單元在機械臂基坐標系下位姿；

步驟3：通過三維掃描結果確定機械臂末端空間位置。

3.根據權利要求2所述的一種基于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置，其特征在于：所述步驟1具體為：

步驟1.1：將含有圓形圖案的標定板置于操作空間中，調節機械臂位姿使得標定板在其末端相機和投影儀的公共視野中;

記錄此時機械臂各關節參數，獲得機械臂末端在機械臂基座坐標下的坐標;

步驟1.2：使用投影儀向標定板依次投影5步正弦相移條紋及二值格雷碼序列圖案，投射過程中觸發相機拍攝標定板上的條紋圖片;

抽取其中格雷碼序列中不含暗條紋的圖片，提取該圖片中標定板上圓形標志點的外輪廓進行擬合求取各個圓形標志點中心坐標;

步驟1.3：將步驟1.2中拍攝相移條紋和格雷碼序列進行解相，并根據圓形標志點中心的絕對相位值將它們映射到投影儀平面，獲得圓形標志點在投影儀平面內的坐標;

步驟1.4：調整機械臂位置，并保證標定板仍處于相機和投影儀視野中，記錄機械臂末端在機械臂基座坐標下的坐標；重復步驟1.2和步驟1.3，獲得第二個位置下標志點中心得相機坐標和投影儀坐標;

步驟1.5：重復1.4步驟，保證至少獲得三個位置下的機械臂末端在機械臂基座坐標下的坐標，標志點中心得相機坐標和投影儀坐標等數據；

步驟1.6：由圓形標志點中心分別在相機和投影儀平面下的坐標標和，應用張正友的平面標定法求出相機和投影儀的內外參數。

4.根據權利要求2所述的一種基于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置，其特征在于：所述步驟2具體為：

步驟2.1：由步驟1求得的相機內外參數可以確定機械臂每一個位置下相機在標定板坐標系中的位置，由于機械臂基座和標定板的位置沒有改變，因此機械臂在步驟1中任意兩個位置下的傳遞矩陣不變，即;

步驟2.2：利用對偶四元數法求解步驟2.1中B，獲得相機相對機械臂末端的位姿，完成手眼標定。

5.根據權利要求2所述的一種所述的于三維視覺的機械臂手眼標定方法和裝置，其特征在于：所述步驟3具體為：在機械臂作業中，使用末端的三維視覺伺服單元對操作空間內進行三維掃描，獲取空間及空間內物體的精確三維形貌，依據該三維信息結合參數B，獲得機械臂末端在空間位置中或相對目標物體的精確位姿。