[发明专利]基于视觉的机器人末端测温枪坐标系标定方法及系统

权利要求书

1.一种基于视觉的机器人末端测温枪坐标系标定方法，其特征在于，包括：

成像步骤：通过多轴机器人将测温枪在相机视野内移动，使测温枪端面在相机视野内的不同位置成像，得到多个测温枪端面图像；

特征采集步骤：记录多轴机器人末端的姿态，采集测温枪端面图像中测温枪端面的椭圆轮廓特征和直线特征；

坐标系标定步骤：通过直线特征求取测温枪坐标系z轴的朝向，通过椭圆轮廓特征求取测温枪坐标系z轴的原点；

多轴机器人末端的末端坐标系到世界坐标系之间的坐标转换用变换矩阵表示，其中b表示世界坐标系，e表示末端坐标系；

测温枪坐标系与末端坐标系的坐标转换用变换矩阵表示，其中t表示测温枪坐标系，测温枪坐标系原点在末端坐标系中的投影用一个向量来表示，测温枪坐标系z轴的朝向在末端坐标系中的投影用表示；

相机坐标系与世界坐标系之间的坐标变换由变换矩阵表示，其中c表示相机坐标系；

第i次采样时末端坐标系与世界坐标系之间的坐标变换使用变换矩阵表示；

从第i次采样的图像中检测到的椭圆轮廓特征使用一个维度为3×3的对称矩阵Q_i表示；从第i次采样的图像中检测到的两条直线特征使用一个消失点v_i表示，v_i通过求取图像平面上的两条直线特征的交点(v_x,v_y)求得；

测温枪坐标系z轴朝向通过所述的两条直线特征求得：给定由第i次采样所求得的消失点v_i，由下式求得：

其中，表示第i次采样时测温枪坐标系z轴在相机坐标系中的投影，(*)^T表示矩阵转置，表示第i次采样时相机坐标系到末端坐标系的齐次变换矩阵，表示第i次采样时测温枪坐标系z轴在末端坐标系中的投影；

测温枪坐标系原点在图像平面上的投影通过所述椭圆轮廓特征和采样时测温枪坐标系z轴在相机坐标系中的投影求得：给定由第i次采样拟合所得的椭圆矩阵Q_i以及测温枪坐标系的原点在图像平面上的投影通过下式求得

其中，p_i表示第i次采样时测温枪坐标系的原点在图像平面上的投影，表示椭圆矩阵Q_i的逆。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人末端测温枪坐标系标定方法，其特征在于，相机的光轴不与测温枪轴线平行且不与测温枪轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人末端测温枪坐标系标定方法，其特征在于，通过下式求得：

其中，n表示采样的总次数；

通过以下方法求得：

满足

t_i表示一个未知标量；

未知标量t_i通过求解以下线性方程组求得：

通过下式求得：

4.根据权利要求1所述的基于视觉的机器人末端测温枪坐标系标定方法，其特征在于，所述直线特征通过对测温枪末端边缘上的轮廓进行直线拟合求得；所述椭圆轮廓特征通过对测温枪端面轮廓进行椭圆拟合求得。