[发明专利]一种手眼标定方法及装置

权利要求书

1.一种手眼标定方法，其特征在于，包括：

建立相机坐标系、机械手坐标系、基座世界基准坐标系和靶标图坐标系；

根据所述机械手坐标系和所述基座世界基准坐标系建立第一刚体变换关系；

根据所述靶标图坐标系和所述相机坐标系建立第二刚体变换关系；

获取所述靶标图坐标系和所述机械手坐标系的第三刚体变换关系；

根据所述第一刚体变换关系、所述第二刚体变换关系和所述第三刚体变换关系建立刚体变换关系式；

根据所述刚体变换关系式求解所述相机坐标系和所述基座世界基准坐标系之间的目标刚体变换关系。

2.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，在执行建立相机坐标系、机械手坐标系、基座世界基准坐标系和靶标图坐标系的步骤之前，还包括：

将相机安装在所述基座世界基准坐标系下，以及，将靶标图贴于机械手上；所述靶标图包括至少一个二维图形。

3.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，根据所述机械手坐标系和所述基座世界基准坐标系建立第一刚体变换关系的步骤，包括：

控制相机拍摄安装于机械手上的靶标图并存储拍摄的姿态图片；

遍历所述姿态图片；

根据所述姿态图片读取并记录所述机械手坐标系和所述基座世界基准坐标系的第一刚体变换关系。

4.根据权利要求3所述的手眼标定方法，其特征在于，控制相机拍摄安装于机械手上的靶标图并存储拍摄的姿态图片的步骤，包括：

控制所述机械手以不同的空间姿态运动；

捕捉贴于所述机械手上的所述靶标图，并控制相机拍摄所述靶标图，以生成姿态图片；

存储所述姿态图片。

5.根据权利要求4所述的手眼标定方法，其特征在于，根据所述靶标图坐标系和所述相机坐标系建立第二刚体变换关系的步骤，包括：

获取所述靶标图中各个二维图形的图心位置；

根据所述圆心位置构建所述相机坐标系下的基准特征点集；

根据所述基准特征点集构建三维点集；

基于三维点集匹配算法计算所述靶标图坐标系和所述相机坐标系下的三维点集的第二刚体变换关系。

6.根据权利要求5所述的手眼标定方法，其特征在于，获取所述靶标图中各个二维图形的图心位置的步骤，包括：

获取所述靶标图中各个二维图形；

解析各个所述二维图形；

根据各个所述二维图形的解析结果计算出各个二维图形的图心位置。

7.根据权利要求5所述的手眼标定方法，其特征在于，根据所述圆心位置构建所述相机坐标系下的基准特征点集的步骤，包括：

获取所述相机坐标系下Z为0的平面；

基于所述圆心位置和所述平面构建所述相机坐标系下的基准特征点集。

8.根据权利要求7所述的手眼标定方法，其特征在于，根据所述基准特征点集构建三维点集的步骤，包括：

遍历所述机械手在不同的空间姿态运动过程中拍摄的靶标图；

基于所述平面和所述靶标图获取三维成像信息；

根据所述三维成像信息构建所述三维点集。

9.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，根据所述刚体变换关系式求解所述相机坐标系和所述基座世界基准坐标系之间的目标刚体变换关系的步骤，包括：

读取所述刚体变换关系式，以根据所述刚体变换关系式获取旋转矩阵对应的旋转轴和旋转角；

根据所述旋转轴和所述旋转角计算所述旋转矩阵与所述旋转轴的对应关系；

基于协方差矩阵、最小二乘法和所述对应关系计算所述旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵和单位矩阵求解所述相机坐标系和所述基座世界基准坐标系之间的目标刚体变换关系。

10.一种手眼标定装置，所述装置包括坐标系建立单元、第一刚体变换关系建立单元、第一刚体变换关系建立单元、第一刚体变换关系建立单元、关系式建立单元和目标求解单元，其特征在于，包括：

所述坐标系建立单元用于建立相机坐标系、机械手坐标系、基座世界基准坐标系和靶标图坐标系；

所述第一刚体变换关系建立单元用于根据所述机械手坐标系和所述基座世界基准坐标系建立第一刚体变换关系；

所述第二刚体变换关系建立单元用于根据所述靶标图坐标系和所述相机坐标系建立第二刚体变换关系；

所述第三刚体变换关系建立单元用于获取所述靶标图坐标系和所述机械手坐标系的第三刚体变换关系；

所述关系式建立单元用于根据所述第一刚体变换关系、所述第二刚体变换关系和所述第三刚体变换关系建立刚体变换关系式；

所述目标求解单元用于根据所述刚体变换关系式求解目标刚体变换关系。