[发明专利]一种机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法及装置

权利要求书

1.一种机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法，其特征在于，包括：

对机器人视觉伺服系统进行相机标定，确定相机内参和畸变参数；

对所述机器人视觉伺服系统进行线结构光平面标定，确定线结构光平面参数；

对所述机器人视觉伺服系统进行手眼标定，确定第二机器人末端执行器与相机的坐标转换关系；

对所述机器人视觉伺服系统进行定位系统标定，确定机器人基座坐标系与红外激光定位基站坐标系的变换关系；

根据所述相机内参、所述畸变参数、所述线结构光平面参数、所述坐标转换关系和所述变换关系确定所述机器人视觉伺服系统的联合自动标定结果；

其中，机器人视觉伺服系统的硬件系统包含两个机器人、固定在其中一个机器人末端执行器上的标定物、固定在另一机器人末端执行器上的线结构光视觉传感器以及红外激光定位基站。

2.根据权利要求1所述的机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法，其特征在于，所述对机器人视觉伺服系统进行相机标定，确定相机内参和畸变参数，具体包括：

采集完整的二维棋盘格靶标图案，对采集到的所述二维棋盘格靶标图案进行清晰度评估，得到所述二维棋盘格靶标图案的清晰度；

若判断所述清晰度不满足预设要求，则计算目标点位置，并根据所述目标点位置移动末端执行器进行自动对焦；

自动对焦完成后，以当前点为初始点，采用球面拟合生成在球面上距离靶标一致的位置和姿态，根据所述位置和姿态按顺序遍历计算出来的采样点位姿并控制所述第二机器人移动到各个采样点进行采样；

将所有采样点采集到的图像进行棋盘格角点提取，并对提取的棋盘格角点进行相机标定，得到相机内参和畸变参数。

3.根据权利要求1所述的机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法，其特征在于，所述对所述机器人视觉伺服系统进行线结构光平面标定，确定线结构光平面参数，具体包括：

获取初始采样点集，控制激光器关闭采集棋盘格特征角点图案，并开启采集线结构光条纹图案；

提取图案特征，根据所述图案特征计算图像雅可比矩阵，根据所述图像雅可比矩阵和卡尔曼滤波估计末端执行器的移动矩阵；

根据所述移动矩阵移动所述第二机器人，使线结构光条纹恰好过棋盘格预定好的三个特征角点，获得当前的合法图像数据，并根据所述合法图像数据确定线结构光平面参数。

4.根据权利要求1所述的机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法，其特征在于，所述对所述机器人视觉伺服系统进行手眼标定，确定第二机器人末端执行器与相机的坐标转换关系，具体包括：

获取指定采样点，根据所述指定采样点采集棋盘格特征角点图案；

按顺序遍历采样点位姿并控制所述第二机器人移动到各个采样点进行采样；

将所有采样点采集到的图像进行棋盘格角点提取，并对提取的棋盘格角点进行手眼标定，得到所述第二机器人末端执行器与相机的坐标转换关系。

5.根据权利要求1所述的机器人视觉伺服系统的联合自动标定方法，其特征在于，所述对所述机器人视觉伺服系统进行定位系统标定，确定机器人基座坐标系与红外激光定位基站坐标系的变换关系，具体包括：

控制第一机器人带着标定物移动到预先设定好的采样轨迹的起始点，并记录当前标定物在红外激光坐标系下的位姿矩阵；

根据所述第一机器人和所述第二机器人之间的转换矩阵以及所述第二机器人手眼标定的结果，计算出所述第二机器人移动到的目标采样点，控制所述第二机器人移动到所述目标采样点并拍摄二维棋盘格靶标特征图案；

根据预先设定好的采样轨迹完成每个采样点拍摄的二维棋盘格靶标特征图案；

提取各二维棋盘格靶标特征图案的靶标特征，并根据所述靶标特征计算得到机器人基座坐标系与红外激光定位基站坐标系的变换关系。