[发明专利]一种手眼标定方法

说明书

本发明提供了一种手眼标定方法，所述的方法包括以下步骤：步骤S1：建立转换矩阵D、转换矩阵A、转换矩阵X之间的转换关系，其中，转换矩阵A为机械手坐标系相对于基坐标系下的转换矩阵，转换矩阵D为相机坐标系与世界坐标系之间的转换矩阵，转换矩阵X为相机坐标系相对于工具坐标系的位姿矩阵；步骤S2：分别计算转换矩阵A和转换矩阵D；步骤S3：利用Tasi两步法计算转换矩阵X；步骤S4：利用上述步骤的计算结果，将模型三维坐标转换至机械手坐标系下，完成手眼标定。该方案利用转换矩阵直接获取位置点的对应转换关系，将三维扫描设备得到的三维模型坐标转换到机械手坐标系中，减小了误差累计，提高了标定效率。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，具体涉及一种针对相机固定于机械手上的手眼标定方法。

背景技术

在机械加工领域，工件的三维模型需通过三维扫描设备提取,模型数据坐标位于基于摄像机标定中的摄像机坐标系下，为了进一步进行工件表面的工艺处理(如激光清洗等)，得到的数据坐标需要转化到机械手坐标系下，才能指导机器人进行轨迹的运动。

现有手眼标定应用较多的方法为：首先，制作一个标准块，然后，采用机器人的工具中心点对准工件的特殊点，测量出此点在机械手工具坐标系下的(x,y,z,R_x,R_y,R_z)坐标，最后，用三维扫描设备扫描获取此点在摄像机坐标系下的三维坐标(X_c,Y_c,Z_c),通过此两点计算对应的转换矩阵。

上述方法在实现过程中，制作标准块时存在加工误差，工具中心测量特殊点时存在误差，三维扫描设备扫描对应点时也存在误差，多次误差累计导致标定结果的精度较差。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种手眼标定方法，减小了误差累计，提高了标定精度。

本发明公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种针对相机固定于机械手上的手眼标定方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤S1：建立转换矩阵D、转换矩阵A、转换矩阵X之间的转换关系，其中，转换矩阵A为机械手坐标系相对于基坐标系下的转换矩阵，转换矩阵D为相机坐标系与世界坐标系之间的转换矩阵，转换矩阵X为相机坐标系相对于工具坐标系的位姿矩阵；

步骤S2：分别计算转换矩阵A和转换矩阵D；

步骤S3：利用Tasi两步法计算转换矩阵X；

步骤S4：利用上述步骤的计算结果，将模型三维坐标转换至机械手坐标系下，完成手眼标定。

进一步的，步骤S1的具体实现方法为：

假定B为机械手基坐标系，C为相机坐标系，E为工具坐标系，W为世界坐标系，机械手从位置1运动到位置2，机械手工具坐标系从E₁变换到E₂，相机坐标系从C₁变换到C₂，P_B表示机械手基坐标系下的P点，P_C表示相机坐标系下的P点，P_E表示工具坐标系下的P点，P_W表示世界坐标系下的P点，表示E坐标系相对于B坐标系的位姿矩阵，表示C坐标系相对于E坐标系的位姿矩阵，表示W坐标系相对于C坐标系的位姿矩阵，则

建立矩阵位置转换关系为：