[發明專利]基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定方法與裝置

有效

• 申請號: 201911175295.5
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110930442B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 鄭振興;刁世普;秦磊
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/80
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 曾鳳云

1.一種基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定方法，其特征在于，所述標定塊為三維標定塊，所述三維標定塊為多面體結構且形狀不規則，所述關鍵點為三維標定塊上且不少于三個的預設點，所述預設點在高度方向不重合；所述關鍵點提取方法包括以下步驟：

步驟1，對三維標定塊的擺放姿態進行調節，使三維標定塊上的關鍵點中的任意兩點的連線在XY平面的投影，與機器人基坐標系的任意坐標軸不平行；

步驟2，對機器人的姿態進行調節，使處于機器人末端的三維視覺系統能夠獲取所述三維標定塊上包含所述關鍵點周邊面的三維標定塊點云；

步驟3，將三維標定塊的CAD模型轉變為點云得到三維標定塊模型點云；

步驟4，將三維標定塊模型點云與所獲得的三維標定塊點云進行配準；

步驟5，以三維標定塊模型點云上的關鍵點位置為基準，設置相應閾值，以通過近鄰搜索的方法從三維標定塊點云中分別搜索出距離三維標定塊模型點云上關鍵點云最近的點，確定該點的坐標值為三維標定塊上的關鍵點在三維視覺系統坐標系的坐標值。

2.如權利要求1所述基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定方法，其特征在于，步驟3包括以下子步驟：

步驟301，獲取三維標定塊的CAD模型，并將其轉換為PLY格式文件；

步驟302，根據所述PLY格式文件，利用PCL庫中的數據格式轉換函數，將其轉換為點云數據格式，獲取三維標定塊模型點云。

3.如權利要求1所述基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定方法，其特征在于，步驟4包括以下子步驟：

步驟401，分別對三維標定塊點云和三維標定塊模型點云進行采樣；

步驟402，分別計算三維標定塊點云和三維標定塊模型點云的特征點描述子，得到各自的快速點特征直方圖；

步驟403，根據三維標定塊點云和三維標定塊模型點云的快速點特征直方圖，通過使用采樣一致性初始配準算法對點云進行粗配準；

步驟404，通過迭代最近點算法對點云進行精準配準。

4.一種基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定裝置，其特征在于，所述標定塊為三維標定塊，所述三維標定塊為多面體結構且形狀不規則，所述關鍵點為三維標定塊上且不少于三個的預設點，所述預設點在高度方向不重合；所述關鍵點提取裝置包括

三維標定塊姿態調節模塊，用于對三維標定塊的擺放姿態進行調節，使三維標定塊上的關鍵點中的任意兩點的連線在XY平面的投影，與機器人基坐標系的任意坐標軸不平行；

機器人姿態調節模塊，用于對機器人的姿態進行調節，使處于機器人末端的三維視覺系統能夠獲取所述三維標定塊上包含所述關鍵點周邊面的三維標定塊點云；

模型點云轉換模塊，用于將三維標定塊的CAD模型轉變為點云得到三維標定塊模型點云；

配準模塊，用于將三維標定塊模型點云與所獲得的三維標定塊點云進行配準；

關鍵點坐標確定模塊，用于以三維標定塊模型點云上的關鍵點位置為基準，設置相應閾值，以通過近鄰搜索的方法從三維標定塊點云中分別搜索出距離三維標定塊模型點云上關鍵點云最近的點，確定該點的坐標值為三維標定塊上的關鍵點在三維視覺系統坐標系的坐標值。

5.如權利要求4所述基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定裝置，其特征在于，所述模型點云轉換模塊包括

PLY格式文件轉換單元，用于獲取三維標定塊的CAD模型，并將其轉換為PLY格式文件；

模型點云獲取單元，用于根據所述PLY格式文件，利用PCL庫中的數據格式轉換函數，將其轉換為點云數據格式，獲取三維標定塊模型點云。

6.如權利要求4所述基于標定塊的機器人手眼標定中關鍵點位置確定裝置，其特征在于，所述配準模塊包括采樣單元、快速點特征直方圖單元、粗配置單元和精準配準單元，其中

采樣單元，用于分別對三維標定塊點云和三維標定塊模型點云進行采樣；

快速點特征直方圖單元，用于分別計算三維標定塊點云和三維標定塊模型點云的特征點描述子，得到各自的快速點特征直方圖；

粗配置單元，用于根據三維標定塊點云和三維標定塊模型點云的快速點特征直方圖，通過使用采樣一致性初始配準算法對點云進行粗配準；

精準配準單元，用于通過迭代最近點算法對點云進行精準配準。