[发明专利]一种大尺寸物体测量机器人标定系统及方法

权利要求书

1.一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：包括机械臂、位于机械臂末端的测量摄像机、标定板、跟踪摄像机和靶标；在机械臂上设有用于标定的靶标，所述靶标位置与测量摄像机相对固定；

在测量摄像机可测量位置处放置有标定板；

对应靶标位置设置跟踪摄像机，所述跟踪摄像机与标定板位置相对固定；

标定方法如下：

以跟踪摄像机所在位置建立世界坐标系，标定板自身建立标定坐标系，测量摄像机所在位置建立测量坐标系；

首先，将标定板放置在测量摄像机可测量范围内，用测量摄像机拍摄标定板的图像并标定测量摄像机外参数，计算测量坐标系与标定坐标系之间的转化关系B；

其次，标定板与跟踪摄像机之间的位置关系相对固定，标定坐标系与世界坐标系之间的转化关系为C，靶标与测量摄像机之间的位置关系相对固定，其两者之间的转化关系为X；

而后，在标定板上设置三个特征点，并以其中一特征点为起点，沿标定板所在平面的水平和垂直方向平移至另外两个特征点，利用测量摄像机得到标定板上三个特征点的坐标，通过平面公式表示为标定位姿坐标；

此时跟踪摄像机会测量到靶标随着测量摄像机测量移动而发生的位置变化，靶标与跟踪摄像机之间的转化关系为A；

最后，根据靶标与跟踪摄像机之间的转化关系为A和测量坐标系与标定坐标系之间的转化关系B计算得到靶标与测量摄像机之间的转化关系X。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：选择为起点的特征角位于标定板的左上角点，另外两个特征点分别分布在该起点特征点的横轴和纵轴方向上。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：靶标与测量摄像机之间的转化关系通过转换矩阵进行表示，转换矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：计算得到靶标与测量摄像机之间的转化关系X利用TSAI、PARK或者HORAUD非线性优化方法。

5.根据权利要求1所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：标定坐标系与世界坐标系之间的转化关系为C＝AXB；分别测量两次不同视角下标定板中的特征角点，即可得到C＝A₁XB₁＝A₂XB₂ (1)；

根据公式一进行变换得到公式二：A^-1₂A₁X＝XB₂B^-1₁(2)；

通过公式二最终即可得到公式三AX＝XB(3)；

利用公式三选择TSAI、PARK或者HORAUD非线性优化中的一种计算方式即可得到X。

6.根据权利要求1所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法，其特征在于：所述标定板上固定有用于确定标定板位姿的三个球体；设三个球体的球心分别为O、X、Y，其中OX与OY相互垂直，喷涂显影剂后用测量摄像机进行扫描，获取标定板在测量区域的点云数据；

将点云数据导入Geomagic软件，通过拟合可以得到三个球体的球心坐标；计算时作为作为两者做叉乘运算得到则以O点为原点建立空间坐标系，归一化后标定板的位姿坐标表示为：

7.根据权利要求1-6任一所述的一种大尺寸物体测量机器人标定方法的标定系统，其特征在于：所述标定板上设置有用于确定标定板位姿的球体。

8.根据权利要求7所述的一种大尺寸物体测量机器人标定系统，其特征在于：所述靶标设置在机械臂末端并罩在测量摄像机外部。

9.根据权利要求7所述的一种大尺寸物体测量机器人标定系统，其特征在于：所述机械臂搭载在自动导引运输装置上。