[發(fā)明專利]機械臂坐標系和相機坐標系標定方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010615931.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111890356A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 談繼勇;張智勝;楊光耀;李元偉;俞林昊;李冰
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳瀚維智能醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 深圳市華勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44426
• 代理人: 隆毅

1.一種機械臂坐標系和相機坐標系標定方法，其特征在于，包括：

在機械臂任一關(guān)節(jié)上安裝深度相機，并在機械臂末端安裝標定工具；

控制機械臂移動至標定板所在位置，以使得所述深度相機拍攝完整的標定板圖像，所述標定板圖像包括彩色圖像和深度圖像，所述標定板上設(shè)置有多個標定圖案；

獲取所述彩色圖像上每個所述標定圖案的像素坐標，根據(jù)所述像素坐標以及所述像素坐標與深度坐標的映射關(guān)系，計算每個所述標定圖案在深度圖像上的深度坐標；

獲取所述深度圖像上每個所述標定圖案的深度值，根據(jù)所述深度坐標與深度值計算每個所述標定圖案在深度相機坐標系下的三維坐標；

分別控制機械臂末端移動至所述標定工具對準每個所述標定圖案的位置，并根據(jù)機械臂正運動學(xué)方法，計算得到機械臂末端關(guān)節(jié)的局部坐標系相對于機械臂基礎(chǔ)坐標系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；

根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)平移矩陣與預(yù)設(shè)的標定工具的坐標，計算所述標定工具末端在機械臂基礎(chǔ)坐標系下的三維坐標，即每個所述標定圖案在機械臂基礎(chǔ)坐標系下的三維坐標；

根據(jù)每個所述標定圖案在深度相機坐標系下的三維坐標與每個所述標定圖案在機械臂基礎(chǔ)坐標系下的三維坐標，通過奇異值分解方法，計算得到所述深度相機坐標系與機械臂基礎(chǔ)坐標系之間的旋轉(zhuǎn)平移矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械臂坐標系和相機坐標系標定方法，其特征在于，所述像素坐標與深度坐標之間的映射關(guān)系為：

x_s＝a*x_c+b

y_s＝e*y_c+f

其中，所述(x_c，y_c)為所述彩色圖像上某個標定圖案的像素坐標，所述(x_s，y_s)為所述(x_c，y_c)映射到深度圖上的坐標，所述a、b、e、f分別為所述彩色圖像與深度圖像之間的縮放平移參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械臂坐標系和相機坐標系標定方法，其特征在于，按照以下公式計算每個所述標定圖案在深度相機坐標系下的三維坐標：

X＝D*(x_s-U₀)/(f_x)

Y＝D*(y_s-V₀)/(f_y)

Z＝D

其中，所述(X，Y，Z)為所述標定圖案在深度相機坐標系下的三維坐標，所述D為所述標定圖案在所述深度圖像上的深度值，所述U₀、V₀、f_x、f_y分別為所述深度相機的內(nèi)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械臂坐標系和相機坐標系標定方法，其特征在于，所述標定圖案為圓形標記點，所述標定工具為圓柱形工具，所述圓柱形工具與圓形標記點的直徑相同。