[发明专利]一种用于机器人场景从图像提取三维坐标值的方法

权利要求书

1.一种用于机器人场景从图像提取三维坐标值的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、对相机距离目标面不同高度(Z)下XY平面图像进行分层建模，采样图像Z向间隔根据使用需求适当加密，一般取十档，形成图像插值模型。插值模型数据结构主要包括相机镜头距离目标面的距离Z、原点在图像上的像素XY位置、像素与物理长度之间X向比例系数和Y向比例系数等；

S2、相机和点激光固定安装在机器人末端的适合位置上，保持点激光的方向与相机视线平行；

S3、在拍照姿态下移动机器人及附加轴，使实时的图像中心十字线落到目标点上；

S4、打开点激光测距，把目标点位置距离相机的Z值发送给图像插值模型，结合当前附加轴和机器人TCP的末端位姿值，计算出当前图像平面上目标点的真实坐标值，同时记录不同坐标系下的点值，一般为世界坐标系和工件坐标系；

S5、在相机视线基本垂直于目标面的情况下，此方法可以获得任意平面上某一点的三维坐标值；

S6、根据需要，对一些有高精度需求的场景(如：焊接)，可以同时加装线激光，采用线激光取点技术对目标点进一步进行取点校核纠偏；

S7、本方法即可以动态跟踪目标点的三维坐标值，也可以静态对不同位置拍下的照片进行后期目标点任意获取。

2.根据权利要求1中所述的一种用于机器人场景从图像提取三维坐标值的方法，其特征在于：其中相机和点激光安装位置的步骤如下：

1)、相机镜头平面与点激光基准0位尽量平齐，若有安装偏差需要记录修正参数值；

2)、点激光中心线安装时与焊枪工具基本平行，减少后续计算修正；

3)、点激光与相机组合装置固定安装在夹持器。

3.根据权利要求1中所述的一种用于机器人场景从图像提取三维坐标值的方法，其特征在于：其中创建图像插值模型的步骤如下：

1)、选择一块平面区域，用记号笔在平板上画一个十字线，使十字线与机器人的X向、Y向移动方向基本一致；把十字线交叉点设为标定原点，其它轴线上各设置一个标定测量点，测量点到标定原点距离要测量记录好；

2)、确定正常的相机拍照工作Z向范围；首先确定好最近位置Z1和最远位置Zn，然后再根据需要设定几档中间位置，一般十档；

3)、调整机器人使相机处于正常的工作拍照位姿上，且使当前焊枪TCP点，且使最近位置图像测量范围正好处在相机视域正中；

4)、当相机处于Z1位置，拍照、编号保存图像，同时分别用直尺和点激光测量出相机距离图像平面的距离，记录下当前点激光距离数据和点激光距离修正偏差值到标定文件中；

5)、移动机器人到Z2位置，用点激光测量距离，拍照、编号保存；

6)、重复动作5到最远距离Zn；

7)、在取得全部设定Z值位置的图像后，需要对每张图像上标定原点和标定测量进行位置记录和换算，创建出标定原点相对图像原点的像素坐标(Px,Py)和标定测量点的像素坐标值与实际物理长度的比例关系(ScaleX1,ScaleX2,ScaleY1,ScaleY2)；

8)、每张图像标定后至少包含这几个参数(Z,Px,Py,ScaleX1,ScaleX2,ScaleY1,ScaleY2)，这样一组标定数据的组合即为图像插值模型；

9)、对于一些精度要求高的场景，可以以标定原点为中心按360度等分方式创建插值模型，参数调整为(Z,Px,Py,d1,Scale1,…,dn,Scalen)，其中d1～dn为标定测量点距离标定原点的距离，Scale1～Scalen为该点长度比例系数。