[发明专利]单目相机多视场视觉引导装置及引导方法

权利要求书

1.一种单目相机多视场视觉引导装置的引导方法，包括依次排布的一个相机、一个平面镜和一台六轴机器人；该平面镜安装在该相机正前方，且该平面镜依靠驱动机构驱动进行旋转，平面镜中的虚拟相机是在以电机轴为圆心，以电机轴到相机的距离为半径的圆上，根据被定位产品的位置来布置相机和平面镜；该相机通过平面镜能够监测多个场景，并能够定位多个场景中的产品；该六轴机器人的上端安装有机器人末端执行器；该机器人末端执行器上固定安装有标定板；其步骤如下：

S1、获取并标定出相机与机器人基座标系之间的位姿关系；

S2、由于被测产品不在或不全在相机视野范围内，为了改变相机的视野范围，在相机正前方放置一块平面镜，且该平面镜依靠驱动机构驱动进行旋转，利用平面镜的反射原理将在相机视野外的被测产品转换到相机视野内；旋转平面镜至任意姿态时，获取相机与平面镜中虚拟相机的位姿关系；

S3、求解平面镜旋转任意角度时，平面镜中虚拟相机与机器人基坐标系之间的位姿关系；

其特征在于，

步骤S2具体为：

S201、旋转平面镜a角度后，平面镜的法向量通过建立平面镜法向量的坐标系来求解，即平面镜旋转任意三个角度，即可求解出平面镜的三个法向量和基于相机坐标系的三个距离值；根据三个法向量建立坐标系，在该坐标系中求解出平面镜的任意法向量，并根据旋转角度a，求解出平面镜在相机坐标系中的平移向量；

S202、旋转平面镜a角度后，根据已求出的平面镜的法向量及平面镜在相机坐标系中的平移向量，即可求解出相机与平面镜中虚拟相机之间的位姿关系。

2.如权利要求1所述的单目相机多视场视觉引导装置的引导方法，其特征在于，步骤S1具体为：

S101、采用传统eye-to-hand手眼标定算法，移动机器人至机器人末端执行器上的标定板在相机视野范围内，通过相机拍摄机器人末端执行器上的标定板图像，然后通过机器人控制器记录此时的机器人末端执行器的位姿，并转换成机器人基座标系与机器人末端执行器坐标系之间的位姿；

S102、对拍摄到的标定板图像进行标定，得到标定板在相机坐标系的姿态；

S103、改变机器人姿态，重复步骤S101和步骤S102，控制机器人改变三次姿态后，通过线性求解即可得到相机与机器人基坐标系之间的位姿关系。

3.如权利要求2所述的单目相机多视场视觉引导装置的引导方法，其特征在于，所述步骤S103中，改变机器人姿态，重复步骤S101和步骤S102，则有以下公式：，对公式进行整理成形式，其中，X是未知量，代表机器人基坐标系与相机之间的位姿关系；A是已知量，代表末端执行器到机器人基坐标系的位姿关系；B是已知量，代表标定板到相机的位姿关系；表示在位置1时机器人基坐标系相对于机器人末端执行器的位姿关系；表示在位置1时相机坐标系相对于机器人基坐标系的位姿关系；表示在位置1时标定板在相机坐标系的姿态；表示在位置2时机器人基坐标系相对于机器人末端执行器的位姿关系；表示在位置2时相机坐标系相对于机器人基坐标系的位姿关系；表示在位置2时标定板在相机坐标系的姿态；通过三组非线性方程即可线性求解得到相机与机器人基坐标系之间的位姿关系。