[发明专利]基于激光测距的机器人手眼标定方法

权利要求书

1.一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于，提供一相机、一标定板，所述标定板设于所述相机视场內；设置一激光测距仪，发射激光光斑至所述标定板，步骤如下：

(1)、由激光光斑从所述标定板反射回的距离，计算激光光斑在所述激光测距仪坐标系下的坐标，利用激光测距仪坐标系与机器人坐标系之间的映射关系，计算激光光斑在机器人坐标系下的坐标；

(2)、所述标定板具有一像素坐标系，通过所述相机抓取激光光斑在所述标定板的图像，计算激光光斑在像素坐标系下的坐标；

(3)、根据计算得到的激光光斑在机器人坐标系下的坐标、激光光斑在像素坐标系下的坐标，计算像素坐标系与机器人坐标系之间的映射关系；

(4)、利用相机的参数得到相机坐标系与像素坐标系之间的映射关系；

(5)、然后根据计算得到的像素坐标系与机器人坐标系之间的映射关系以及相机坐标系与像素坐标系之间的映射关系，计算相机坐标系与机器人坐标系之间的映射关系。

2.如权利要求1所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：一控制模块，用于连接所述相机与所述机器人，并读取所述机器人末端位姿，用齐次变换计算激光光斑在机器人坐标系下的坐标。

3.如权利要求2所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：所述控制模块在所述标定板范围内选取一第一点，所选取点在所述相机的拍摄范围内，所述激光测距仪发射激光光斑到第一点，所述相机抓取在所述标定板上的第一点的激光光斑的图像，利用Blob分析算法，对图像进行处理，得到第一点的激光光斑在像素坐标系下的坐标。

4.如权利要求3所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：所述控制模块在所述标定板范围内沿顺时针或逆时针方向选取多个点，所述激光测距仪在选取的点上发射激光光斑，所述相机依次抓取在所述标定板上的多个点的激光光斑图像，利用Blob分析算法，对图像进行处理，得到各个点的激光光斑在像素坐标系下的坐标。

5.如权利要求4所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：所选取点的初始点至少为2个。

6.如权利要求4所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：所述激光测距仪在所述标定板范围内选取点为4个。

7.如权利要求6所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：根据得到的激光光斑在机器人坐标系下的坐标及激光光斑在像素坐标系下的坐标，利用旋转矩阵R和平移矩阵T进行关联计算，计算像素坐标系与机器人坐标系之间的映射关系，利用相机的参数矩阵，计算相机坐标系到像素坐标系之间的映射关系，根据计算得到的像素坐标系与机器人坐标系之间的映射关系与相机坐标系到像素坐标系的映射关系，得到相机坐标系到机器人坐标系之间的映射关系。

8.如权利要求7所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：对相机坐标系与机器人坐标系之间的映射关系进行标定测试，在所述标定板中选取多个点，所述激光测距仪发射激光光斑至所述标定板的多个点上，通过比对发射得到的点与选取的点是否重合，若不重合则返回重新进行标定。

9.如权利要求1所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：在对一工件进行抓取之前，利用形状模板匹配的方法进行工件定位，得到相机坐标系下的工件坐标。

10.如权利要求9所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：相机固定在所述标定板工作区域上方，对工件进行拍摄，得到相机坐标系下的工件坐标。

11.如权利要求9所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：建立工件的形状模板，所述形状模板定义为点集与点集中每个点对应的方向向量。

12.如权利要求11所述的一种基于激光测距的机器人手眼标定方法，其特征在于：抓取过程中，搜索图像中每个点，并计算出一个方向向量，在搜索图像某特定点处，进行形状模板与搜索图像之间相似度测量定义方向向量，进行工件搜索，进而实现抓取工件动作。