[发明专利]一种红外相机的自动化标定方法

权利要求书

1.一种红外相机的自动标定方法，其特征在于：包括步骤：

(1)在机械臂末端固定安装标定工具，所述标定工具具有至少三个共面不共线的标记球；

(2)调整机械臂末端位姿，并计算得到当前标定工具位置处的相机视野平面的尺寸；

(3)根据当前相机视野平面尺寸规划机械臂的运动轨迹，并在轨迹上形成若干个轨迹点；

(4)控制机械臂按照运动轨迹运动并依次在各个轨迹点停下，相机采集机械臂运动至各轨迹点时标定工具的视野图像，同时获取并记录对应的机械臂末端位姿；

(5)根据标定工具与机械臂末端的相对位置关系和各轨迹点处机械臂末端位姿计算得到各轨迹点对应的标定工具中心点的三维坐标；

(6)通过圆心提取算法提取各轨迹点对应的视野图像内标记球成像形成的各圆形的圆心坐标；

(7)将步骤(5)得到的标定工具中心点的三维坐标和步骤(6)得到的视野图像内各圆形的圆心坐标代入相机标定函数计算得到相机参数。

2.根据权利要求1所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：在所述步骤(5)之前，还包括：改变机械臂末端相对相机的初始位姿，重复步骤(2)～(4)若干次，得到若干组运动轨迹中各轨迹点的视野图像集群及各轨迹点对应的机械臂末端位姿的集群。

3.根据权利要求1所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：所述标记球为反光球。

4.根据权利要求3所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：所述反光球表面涂有对特定频谱的红外光进行反射的反光涂层。

5.根据权利要求1所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：

上位机控制机械臂运动调整其末端位姿，使得标定工具位于相机的视野中心，通过测量得到相机中心到标定工具中心点之间的直线距离，利用相机视野模型计算得到所述标定工具处的相机视野平面的长度与宽度。

6.根据权利要求5所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据当前相机视野平面规划机械臂的运动轨迹具体为：

根据步骤(2)得到的当前相机视野平面的长度与宽度作为机械臂末端规划运动的规划轨迹平面的长度与宽度，按照方波型轨迹在该规划轨迹平面进行等间距插值。

7.根据权利要求1所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：所述步骤(5)具体为：

(51)利用机械臂末端运动至第i个轨迹点时机械臂末端中心点在机械臂坐标系下的三维坐标O_Fi与在第1个轨迹点时机械臂末端中心点的三维坐标O_F1作差，得到机械臂末端中心点的相对平动变换，将其作为：

p_Fi1＝O_Fi-O_F1

则标定工具中心点的相对平动变换：

p_Ti1＝O_Ti-O_T1＝O_Fi-O_F1＝p_Fi1

其中，O_Ti表示机械臂末端运动至第i个轨迹点时标定工具中心点的三维坐标，O_T1表示机械臂末端位于第1个轨迹点时标定工具中心点三维的坐标；

(52)根据步骤(51)遍历所有轨迹点计算得到所有轨迹点相对于第1个轨迹点的标定工具中心点的相对平动变换集合；

(53)根据机械臂末端位于第1个轨迹点时法兰中心点在机械臂坐标系下的三维坐标计算得到对应的标定工具中心点的三维坐标，并根据步骤(52)得到的相对平动变换集合计算得到所有轨迹点对应的标定工具中心点的三维坐标集合。

8.根据权利要求1所述的红外相机的自动标定方法，其特征在于：针对标定工具上若干标记球所在平面的大小，在所述步骤(3)中通过机械臂运动规划使得所述标定工具的轨迹布满对应的相机视野平面。