[发明专利]一种双目相机与机械臂坐标系配准方法

说明书

一种双目相机与机械臂坐标系配准方法，包括步骤：S1，稳固放置双目相机，使得双目相机的测量视野可以覆盖机械臂基座；S2，用双目相机测量机械臂基座上的6个标志点的圆心在双目相机坐标系下的坐标M_i＝[x_i,y_i,z_i]^T，i＝1,2,3,4,5,6；S3，估计每个标志点圆心坐标的测量误差(δ_xi,δ_yi,δ_zi)；S4，计算每个标志点的误差加权矩阵W_i；S5，构建最小二乘法则S6；对步骤S5中的最小二乘法则进行迭代求解，求得双目相机坐标系和机械臂坐标系之间的旋转矩阵R和平移向量t，提高了双目相机坐标系与机械臂坐标系的配准精度，从而提高机械臂的作业精度，可以更好的保证产品质量。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，尤其涉及一种双目相机与机械臂坐标系配准方法。

背景技术

机械臂广泛应用于焊接、码垛、装配等工业领域，机械臂的运动精度对其功能的实现有重要影响。由于加工制造误差等影响，机械臂的设计运动学参数与其实际运动学参数有一定的差别，导致机械臂的运动精度较低。为此，在实际应用中，通常需要外部测量的方法对机械臂的运动学参数进行标定。双目相机是一种光学测量仪器，广泛应用于工业测量定位等领域。用双目相机进行机械臂运动学参数标定时，首先需要对双目相机坐标系与机械臂坐标系进行配准，坐标系配准的精度对标定精度有重要影响。

现在的配准方法多是基于标志点的坐标系配准，通常使用的求解方法为奇异值分解法。但这种方法假设对标志点的测量误差是均匀分布的，而没有考虑双目相机测量误差分布的不均匀性，因此在求解双目相机坐标系与机械臂坐标系配准问题时精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双目相机与机械臂坐标系配准方法，以解决双目相机与机械臂坐标系配准精度较低的问题。

本发明一种双目相机与机械臂坐标系配准方法，通过估计标志点的测量误差，构建误差加权矩阵，将双目相机的测量误差分布特性融入加权迭代解法进行求解，从而提高双目相机与机械臂坐标系配准精度，包括以下步骤：

S1.稳固放置好双目相机，使得双目相机的测量视野可以覆盖机械臂；所述机械臂基座朝前的端面上粘贴有6个标志点；

S2.用双目相机测量6个标志点的圆心在双目相机坐标系下的坐标M_i＝[x_i,y_i,z_i]^T，i＝1,2,3,4,5,6；

S3.估计每个标志点圆心坐标的测量误差

其中B为双目相机的基线距离，f为双目相机的焦距；

S4.计算每个标志点的误差加权矩阵

S5.构建最小二乘法则

其中R为双目相机坐标系与机械臂坐标系之间的旋转矩阵，t为双目相机坐标系与机械臂坐标系之间的平移向量，N_i为事先已通过高精度测量手段获得的第i个标志点圆心在机械臂坐标系下的理论坐标值；

S6.对步骤S5中的最小二乘法则进行迭代求解，求得旋转矩阵R和平移向量t，完成双目相机坐标系与机械臂坐标系的配准。

所述所述标志点(3)的图案为一个黑色圆环和位于黑色圆环中心处的白色圆点。

在步骤S3中，在步骤S3中，双目相机的基线距离B和焦距f事先已通过相机标定的方法测量，即基线距离B和焦距f为已知数。

本发明的有益效果如下：