[发明专利]一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法及装置

说明书

本发明提供了一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法及装置，该方法包括：S1：获取机械臂末端上的目标球的球心在机械臂坐标系下的第一球心坐标；S2：对目标球进行图像识别，通过球检测算法对得到的图像进行球圆心提取并换算，得到目标球在视觉坐标系下的表面点坐标；S3：根据目标球的表面点坐标和半径计算得到目标球在视觉坐标系下的第二球心坐标；S4：调整目标球的位置，重新执行步骤S1，直至得到预置组数的第一球心坐标和第二球心坐标；S5：通过最小二乘法对预置组数的第一球心坐标和第二球心坐标进行计算，得到两个坐标系之间的映射关系。本发明能够高效快速地实现自动换计算，且映射转换精度高。

技术领域

本发明涉及机器人信息处理领域，尤其涉及一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法及装置。

背景技术

随着社会发展和科技的进步，机器人在人类的生产生活中应用越来越广泛。机器人本身具有一套独立的世界坐标空间，而在实际的应用场景中，需要借助其他设备建立得到作业空间的世界坐标系，两套坐标系之间是相互独立的，当想要机器人自动化的完成一些特定需求，则需要将两个坐标系进行统一。

目前，机器人坐标系映射转换算法可以通过采样两个坐标系中的4个空间公共点，但是其需要人工进行建模和测量，不可避免的存在人为的误差，非常低效。

发明内容

本发明实施例提供了一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法及装置，能够降低映射误差和提高计算转换效率。

根据本发明的一个方面，提供一种全局视觉坐标系和机械臂坐标系的映射方法，包括：

S1：获取机械臂末端上的目标球的球心在机械臂坐标系下的第一球心坐标；

S2：对所述目标球进行图像识别，通过球检测算法对得到的图像进行球圆心提取并换算，得到所述目标球在视觉坐标系下的表面点坐标；

S3：根据所述目标球的所述表面点坐标和半径计算得到所述目标球在所述视觉坐标系下的第二球心坐标；

S4：调整所述目标球的位置，重新执行步骤S1，直至得到预置组数的所述第一球心坐标和所述第二球心坐标；

S5：通过最小二乘法对预置组数的所述第一球心坐标和所述第二球心坐标进行计算，得到两个坐标系之间的映射关系。

优选地，对所述目标球进行图像识别，通过球检测算法对得到的图像进行球圆心提取并换算，得到视觉坐标系下的目标球的表面点坐标具体为：

对所述目标球进行图像识别，对得到的图像依次进行颜色空间转换、颜色分割、轮廓提取和圆形度约束后，得到球圆心位置，并对所述球圆心位置进行换算得到视觉坐标系下的目标球的表面点坐标。

优选地，所述根据所述目标球的所述表面点坐标和半径计算得到所述目标球在所述视觉坐标系下的第二球心坐标具体包括：

S31：计算所述视觉坐标系的原点坐标与所述目标球的表面点坐标之间的第一长度，将所述第一长度加上所述目标球的半径得到第二长度，计算所述第一长度与所述第二长度之间的比例关系；

S32：对所述表面点坐标的三个坐标值根据所述比例关系进行比例计算得到所述目标球在所述视觉坐标系下的第二球心坐标。

优选地，两个坐标系之间的所述映射关系为：

式中，(x_n,y_n,z_n)、(X_n,Y_n,Z_n)为第n组第一球心坐标和第二球心坐标，R为参数矩阵，T为偏移向量。

优选地，所述第一球心坐标和所述第二球心坐标满足以下约束条件：