[发明专利]机器人单目立体视觉标定系统及方法

说明书

本发明提供了一种机器人单目立体视觉标定系统及方法，该系统，包括：信息采集模块、摄像机建模模块、机器人关节轴线标定模块、标定反馈与拟合模块、机器人模型建立模块。其中，标定反馈与拟合模块，包括：实际偏差率判断单元、轴线重新拟合单元、欧拉角求取单元；实际偏差率判断单元，用于计算高清摄像头采集的数据与红外遥感器采集的数据的偏差；轴线重新拟合单元，用于对高清摄像头采集数据的修正；欧拉角求取单元，用于计算红外遥感器测得实际值投影在三维世界坐标系的三个坐标轴上的投影数据，进行偏差率的计算。从而实现降低对高清摄像头的清晰度的依赖，降低设备的成本，提高了标定的精度，有利于机器人的大面积推广。

技术领域

本发明涉及智能机器人定位技术领域，具体地，涉及一种机器人单目立体视觉标定系统及方法。

背景技术

随着科技的发展，各行各业都涉及并采用智能机器人来进行一系列生产活动，以代替传统的人工操作，从而节省人力资源，大幅提高工作效率，而在智能机器人领域，一个重要的环节就是机器人的视觉标定，它的精确度直接决定着机器人的工作精准度与效率。

目前，机器人的视觉标定系统分为单目和双目两种方式。其中，单目视觉标定系统主要采用运动学回路法和轴线测量法，运动学回路法主要通过测量获取机器人末端的位姿，然后求解机器人的运动学方程以获得机器人的关节参数，而轴线测量法是将机器人的关节轴线抽象成空间中的一条直线，利用关节轴线间的几何关系求出模型运动学参数。

但是，这种单目视觉标定系统由于过度依赖摄像头的清晰度，使得设备的成本大大提高，影响机器人的大面积推广。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机器人单目立体视觉标定系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种机器人单目立体视觉标定系统，包括：信息采集模块、摄像机建模模块、机器人关节轴线标定模块、标定反馈与拟合模块、机器人模型建立模块；其中：

所述信息采集模块的输出端与所述摄像机建模模块、标定反馈与拟合模块通信连接，用于采集的靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离，并将所述靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离分别传输至摄像机建模模块、标定反馈与拟合模块；

所述摄像机建模模块的输出端与所述机器人关节轴线标定模块通信连接，用于建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型，输出图像信息；

所述机器人关节轴线标定模块的输出端和输入端分别与标定反馈与拟合模块的输入端和输出端通信连接；所述机器人关节轴线标定模块的输出端与机器人模型建立模块的输入端通信连接，用于根据图像信息以及标定反馈与拟合模块反馈的实际偏差信息，进行机器人关节轴线的拟合和标定，输出机器人的关节轴线数据；

所述标定反馈与拟合模块的输出端与所述机器人模型建立模块、机器人关节轴线标定模块的输入端通信连接，用于根据计算靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离的实际偏差；

所述机器人模型建立模块的输入端与所述标定反馈与拟合模块、机器人关节轴线标定模块的输出端通信连接，用于根据机器人的关节轴线数据、实际偏差，建立机器人模型。

可选地，所述信息采集系统，包括：高清摄像头、红外遥感器，分别用于采集靶标图像、靶标至机器人关节的直线距离；其中，所述高清摄像头、红外遥感器固定安装在机器人的末端，且呈上下分布。

可选地，所述摄像机建模模块，具体用于：

建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型；

根据所述换算模型，输出靶标图像对应的图像信息。

可选地，所述建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型，包括：

建立三维世界坐标系到摄像机坐标系的变换公式：