[发明专利]一种机械臂末端相机手眼标定方法和系统

说明书

本申请实施例提供了一种机械臂末端相机手眼标定方法和系统，其中，该方法包括：获取机械臂多次同时平移和旋转时，对标定区域采集的标定图像；基于机械臂位姿信息和标定图像外部参数信息，获得手眼标定矩阵；利用所述手眼标定矩阵对机械臂末端的手眼关系进行标定。本方案利用多个不同位置下的空间运动及图像采集来完成对相机的标定，根据多次空间相对位置对手眼关系进行约束的原理，标定过程只需要获得至少三个空间位置相对于基座位置及相机外部参数，对不同机械臂型号及自由度数量，相机型号均可通用；本方案利用平移旋转矩阵变换，将机械臂末端坐标投影到像素坐标下，获取机械手末端同时具有旋转和平移运动时相机到机械臂末端的手眼关系标定。

技术领域

本申请涉及机械臂空间姿态求解领域，特别涉及一种机械臂末端相机手眼标定方法和系统。

背景技术

随着计算机技术，数字图像处理的迅速发展，机器视觉在科学研究，工业控制及国防建设领域都有着广泛的应用。机器视觉可以作为工业机械臂获取外界环境信息的主要手段，从而提高工业生产的柔性智能化及自动化水平。通过相机标定建立图像像素坐标和空间位置坐标之间的对应关系，是机器视觉在机器人领域应用的关键环节，也是机械臂配合视觉进行引导动作的基础。根据相机标定的结果以及分拣目标在图像中位置坐标可以准确计算出该目标在机械臂坐标系中的位置坐标，这是机械臂准确抓取目标的前提。相机自标定，本质上就是根据相机成像的模型求解相机内部参数和外部参数，这些参数是后续求解图像像素坐标系和空间坐标系对应关系的基础。因此，这些参数的准确性对求解的像素空间坐标的准确性有重要的影响。而相机与机械臂末端之间的相对转换关系，对于相机安装在机械臂末端的应用往往是确定的，但是空间转换关系，难以测量。

中国发明专利(申请号201711038822.9)名称“机械臂末端的单相机的手眼标定方法”公开了一种装在机械臂末端的手眼标定方法，主要解决平面内机械臂末端旋转运动下的手眼关系标定，将机械臂末端坐标投影到像素坐标下，该专利没有解决空间中末端同时具有旋转和平移运动时相机到机械臂末端的手眼关系标定问题。

发明内容

为解决上述问题之一，本申请提供了一种机械臂末端相机手眼标定方法和系统。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种机械臂末端相机手眼标定方法，该方法的步骤包括：

获取机械臂多次同时平移和旋转时，对标定区域采集的标定图像；

基于机械臂位姿信息和标定图像外部参数信息，获得手眼标定矩阵；

利用所述手眼标定矩阵对机械臂末端的手眼关系进行标定。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种机械臂末端相机手眼标定系统，该系统包括：

姿态控制模块，控制机械臂同时进行平移和旋转运动；

图像采集模块，获取机械臂多次同时平移和旋转时，对标定区域采集的标定图像；

计算模块，基于机械臂位姿信息和标定图像外部参数信息，获得手眼标定矩阵。

本方案利用三个或更多不同的位置下的空间运动及图像采集来完成对相机的标定，根据多次空间相对位置对手眼关系进行约束的原理，标定过程只需要获得至少三个空间位置相对于基座位置及相机外部参数，对不同机械臂型号及自由度数量，相机型号均可通用；

本方案利用平移旋转矩阵变换，将机械臂末端坐标投影到像素坐标下，从而解决了空间中末端同时具有旋转和平移运动时相机到机械臂末端的手眼关系标定问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出本方案所述机械臂末端相机手眼标定系统的示意图；