[发明专利]一种可配置的手眼标定方法及装置

权利要求书

1.一种可配置的手眼标定方法，其特征在于，包括离线配置阶段和在线自动标定阶段；

离线配置包括如下步骤：

离线示教可以采集到清晰图像的多个机器人位姿，并记录到待采集位姿队列；

根据需要生成不少于两张具有不同位姿的标定板图像；

在线自动标定包括有粗标定和精标定；

粗标定包括以下步骤：

步骤a、机器人移动到离线配置结果初始化待采集位姿队列的第一个；

步骤b、采集标定板图像，并将位姿从队列移除；

步骤c、判断标定板图像质量，若满足要求，保存当前实际位姿和标定板图像，否则执行步骤a；

步骤d、判断待采集队列是否为空，若是，则机器人运动结束，执行步骤e，否则执行步骤a；

步骤e、判断是否至少有N个有效图像，若是，根据已采集的机器人位姿、标定板图像数据计算手眼关系矩阵及其重投影误差，同时标定出相机内参、计算出标定板在机器人坐标系下的位姿，否则，标定失败，重新进行离线配置；

精标定包括以下步骤：

步骤f、根据粗标定的相机内参、手眼标定结果、标定板在机器人坐标系下的位姿，计算出对应的机械臂末端位姿，依次加入机器人位姿队列；

步骤g、机器人移动到该位姿，并采集标定板图像；

步骤h、判断是否能正确识别标定板图像，若是，保存当前实际位姿和实际标定板图像，否则执行步骤g；

步骤i、判断标定板图像队列是否为空，若是，则执行步骤j，否则执行步骤g；

步骤j、判断有效图像数是否大于等于N，若是，则计算相机内参、手眼变换矩阵及其重投影误差，否则直接结束精标定。

2.根据权利要求1所述的一种可配置的手眼标定方法，其特征在于，离线配置示教机器人位姿包括以下步骤；

S1、初始化位姿队列、位姿队列最小长度；

S2、机器人移动到一个位姿，采集标定板图像；

S3、判断图像是否清晰，若是，则将当前位姿添加到位姿队列，否则执行步骤S2；

S4、判断位姿队列长度是否等于最小长度，若是，则离线配置示教机器人结束，否则执行步骤S2。

3.根据权利要求2所述的一种可配置的手眼标定方法，其特征在于，生成具有不同位姿的标定板图像包括以下步骤：

步骤一、初始化相机内参、九宫格区域及标志；

步骤二、随机生成一个相机姿态；

步骤三、生成标定板图像；

步骤四、判断标定板中心是否落在九宫格的中心区；若是，则保存该标定板图像，否则执行步骤二；

步骤五、判断每个区域是否已有至少两张不同位姿的图像覆盖，若是，则结束，否则执行步骤二。

4.根据权利要求1所述的一种可配置的手眼标定方法，其特征在于，在精标定阶段，步骤f中计算机械臂末端位姿的公式如下：

式中，是工具末端在机器人基座坐标系下的位姿；是标定板在机器人基座坐标系下的位姿；是标定板在相机坐标系下的位姿，根据相机内参和标定板的物理模型计算；是工具末端在相机坐标系下的位姿。

5.根据权利要求3所述的一种可配置的手眼标定方法，其特征在于，N的取值为大于等于9。

6.一种可配置的手眼标定装置，其特征在于，包括有图像采集模块(100)、显示屏一(110)、显示屏二(120)、带背光光源标定板(130)、光源控制器(140)、机械臂(150)、嵌入式控制系统(160)、基于PC的控制系统(170)；

图像采集模块(100)、嵌入式控制系统(160)与基于PC的控制系统(170)通过以太网进行连接；带背光光源标定板(130)与光源控制器(140)连接；机械臂(150)与嵌入式控制系统(160)连接；显示屏一(110)与嵌入式控制系统(160)连接，通过显示屏一(110)进行参数设置；显示屏二(120)与基于PC的控制系统(170)连接，通过显示屏二(120)进行参数设置。