[發明專利]基于機械臂的雙目相機標定方法

在審

• 申請號: 202110241874.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112862904A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 尹冬生;陳家鑫
• 申請（專利權）人: 天棣智能科技（廣州）有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 周俊華

1.基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，該機械臂的雙目相機標定方法的具體步驟如下：

S1：測量機械臂的臂長、連桿扭轉角、連桿長度和關節角的幾何參數，構建D-H參數表，計算連桿變換矩陣；

S2：攝像頭處于指定位姿時，測量第N個連桿坐標系在機械臂基坐標下的表示；

S3：計算機械臂N個關節的旋轉角度，使得攝像頭能到達指定位姿；

S4：操控機械臂運轉，使得攝像頭到達指定位姿拍攝多組棋盤格圖片；

S5：拍攝到的多組圖片，利用張氏標定法完成標定。

2.根據權利要求1所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，S1中所述幾何參數通過改進D-H參數法，得到每個關節的4個D-H參數，分別為連桿長度a、連桿扭轉角α、連桿偏距d和關節角θ，假設有N個關節，則一共有N*4個參數；

計算連桿變換矩陣具體表現為：由第i個關節的4個D-H參數，連桿長度a_i-1、連桿扭轉角α_i-1、連桿偏距d_i和關節角θ_i，構建連桿變換矩陣其中，連桿變換矩陣代表從第i-1個連桿坐標系到第i個連桿坐標系的旋轉平移關系，當機械臂有N個關節時，可得進而由N個矩陣連乘得到連桿變換矩陣代表從機械臂基坐標系到第N個連桿坐標系的旋轉平移關系，假設在第N個連桿坐標系下，某個向量P的坐標為^NP，該向量在基坐標系下為⁰P，那么^NP和⁰P可進行轉換。

3.根據權利要求2所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，所述連桿變換矩陣的公式如下：

4.根據權利要求2所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，所述由N個矩陣連乘得到的計算公式為：

5.根據權利要求2所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，所述^NP和⁰P可進行轉換的轉換公式為

6.根據權利要求1所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，S2中所述測量第N個連桿坐標系在機械臂基坐標下的表示的具體表現為：在拍攝每組照片時，需要攝像頭處于不同的位置和姿態，以得到準確的雙目標定結果，當攝像頭到達指定位姿，測量第N個連桿坐標系在基坐標系下的表示，得到坐標系{N}的原點^NO在機械臂基坐標系下的位置⁰O，得到坐標系下{N}的點(1,0,0)在機械臂基坐標系下的表示⁰X，得到坐標系下{N}的點(0,1,0)在機械臂基坐標系下的表示⁰Y，得到坐標系下{N}的點(0,0,1)在機械臂基坐標系下的表示⁰Z，其中，攝像頭和末端執行器是固定的，指定攝像頭拍攝棋盤格的多組最佳位姿，即是指定第N個連桿坐標系的位姿。

7.根據權利要求1所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，S3中所述計算機械臂N個關節的旋轉角度可由下述式子求解：

8.根據權利要求1所述的基于機械臂的雙目相機標定方法，其特征在于，S5中所述張氏標定法可采用matlab標定工具箱或者opencv相關的函數。