[发明专利]一种手眼标定方法及装置

说明书

本申请一些实施例提供一种手眼标定方法及装置，该方法简化了标定块的安装，使用二维图形的靶标图贴于机械手上，利用图心构成的三维点集进行姿态求解，从而降低对标定块的加工和安装精度需求，以及求解标定块转换关系的难度。该方法使用靶标图代替了标定块，减少了标定块产生的误差，通过三维点集匹配算法求解目标刚体变换关系，相比点云配准算法可有效降低耗时；线性求解手眼标准方程中，使用旋转轴方式求解旋转矩阵，降低了算法求解难度，并有效避免了三角函数或旋转角度等表示矩阵形式带来的求解异常和失败问题，在保证标定精度的前提下使得标定过程简化且方便维护，解决了目前手眼标定方法精度不够准确、且操作起来不够便利的问题。

技术领域

本申请一些实施例涉及手眼标定技术领域，尤其涉及一种手眼标定方法及装置。

背景技术

随着人工智能和智能制造相关技术的不断迭代，对于高精度自动化需求越来越高，如拾取、码垛、焊接、点胶及装配等应用，其中，高精度的视觉引导技术是布局智能化的关键环节，而手眼标定又是视觉引导中的重中之重。

目前，常用的眼在手外的手眼标定方法为，利用3D相机拍摄不同姿态下机械手上的标定块，通过3D特征点标定方式获取标定块与相机的转换关系，再利用机械手控制器直接获取机械手与基座世界基准的转换关系，进而获取机械手与相机的转换关系，从而达到手眼标定的目的。

但是，在上述方法中，对标定块的加工、安装等精度要求较高，而且需在机械手上设计装卸标定块的装置，使用和维护均不便利。并且，标定块与相机的转换关系一般是通过点云匹配的方式获取的，其计算耗时长，对标定块的姿态也有限制，例如点云匹配算法对初始姿态有限制，这样对标定结果求解也会造成影响。由此可见，目前手眼标定的方法精度不够准确，且操作起来也不够便利。

发明内容

本申请一些实施例提供一种手眼标定方法及装置，在保证标定精度的前提下使得标定过程简化且方便维护，以解决目前手眼标定方法精度不够准确、且操作起来不够便利的问题。

第一方面，本申请一些实施例提供一种手眼标定方法，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。