机器人的手眼标定装置与方法制造方法及图纸

技术编号:15537533 阅读:111 留言:0更新日期:2017-06-05 05:35
本发明专利技术公开了机器人的手眼标定装置与方法,属于工业机器人的标定技术领域。该机器人的手眼标定方法应用于六轴工业机器人,该方法包括:确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人坐标系的坐标点;识别机器人处于第一姿态下的特征点和坐标点在相机坐标系下的坐标值;识别机器人处于第二姿态下的特征点和坐标点在相机坐标系下的坐标值;根据两次识别的坐标值以及特征点和芈标点在机器人芈标系下的芈标值计算相机坐标系到机器人芈标系的变换关系矩阵T。本发明专利技术只需要六轴工业机器人的姿态变换两次,采集图像上四个特征点,经过计算就可以得出相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系矩阵T,既简化了标定的工序,又降低了计算的难度。

【技术实现步骤摘要】
机器人的手眼标定装置与方法
本专利技术涉及工业机器人的标定
,尤其涉及机器人的手眼标定装置与方法。
技术介绍
目前,手眼系统EYE-IN-HAND工业机器人通常的手眼标定方式:工业机器人带着手臂上的相机变换姿态,在相机视场内拍摄同一固定标定板。此标定板在机器人世界坐标系下的位置不变。工业机器人视觉识别标定板上的特征点,进行图像处理计算,得出特征点在相机世界坐标系下的值。经过一系列相关的计算,能得出工业相机的相机坐标系与工业机器人工具坐标系的变换关系矩阵T。由此关系矩阵T,图像像素上的点就可以转换到工业机器人的基坐标系下的点。机器人根据此图像识别的点,引领相应的抓手运动到目标抓取点。日本FANUC机器人公司的iRVision视觉系统,已经通过坐标系自动示教方式,机器人可以自动检测并计算标定坐标系。但是目前的智能机器人在完成手眼标定的过程中需要采集或识别的特征点过多,导致计算起来十分复杂,目前的技术通常需要九次姿态变换来完成工业机器人的手眼标定,导致标定工序复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种机器人的手眼标定装置与方法,以降低相机坐标系到机器人坐标系的变换关系式的计算难度。为解决上述技术问题,本专利技术提供以下技术方案。一方面,本专利技术提供一种机器人的手眼标定方法,该方法应用于六轴工业机器人,该方法包括:确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人基础坐标系的坐标点;识别所述机器人处于第一姿态下的所述特征点和所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;识别所述机器人处于第二姿态下的所述特征点和所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;根据两次识别的所述坐标值以及所述特征点和坐标点在机器人基础坐标系下的坐标值计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系。进一步地,该方法还包括:获取在相机坐标系下的目标坐标值;通过所述变换关系式计算所述目标坐标值在机器人工具坐标系下的坐标。进一步地,通过以下公式计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系式:T6×T×P1=T61×T×P2;其中,T表示待计算的相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系式矩阵,T6表示机器人处于第一姿态下的姿态值,P1表示机器人处于第一姿态下的坐标点在相机坐标系下的坐标值,T61表示机器人处于第二姿态下的姿态值,P2表示机器人处于第二姿态下的坐标点在相机坐标系下的坐标值。进一步地,该方法还包括:通过对位于特征点的图像进行图像识别获取特征点的坐标值,通过对位于坐标点的图像进行图像识别获取坐标点的坐标值。进一步地,上述特征点的个数为四个。进一步地,上述特征点和坐标点以棋盘方格的形式设在手眼标定板上。另一方面,本专利技术提供一种机器人的手眼标定装置,该装置包括:点确定模块,用于确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人坐标系的坐标点;第一识别模块,用于识别机器人处于第一姿态下的特征点和坐标点在相机坐标系下的坐标值;第二识别模块,用于识别机器人处于第二姿态下的特征点和坐标点在相机坐标系下的坐标值;关系计算模块,用于根据两次识别的坐标值以及特征点和坐标点在机器人坐标系下的坐标值计算相机坐标系到机器人坐标系的变换关系式。进一步地,该装置还包括:目标获取模块,用于获取在相机坐标系下的目标坐标值;坐标计算模块,用于通过变换关系式计算目标坐标值在机器人工具坐标系下的坐标。进一步地,上述关系计算模块通过以下公式计算相机坐标系到机器人坐标系的变换关系式:T6×T×P1=T61×T×P2;其中,T表示待计算的相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系式矩阵,T6表示机器人处于第一姿态下的姿态值,P1表示机器人处于第一姿态下的坐标点在相机坐标系下的坐标值,T61表示机器人处于第二姿态下的姿态值,P2表示机器人处于第二姿态下的坐标点在相机坐标系下的坐标值。进一步地,该装置还包括:图像识别单元,用于通过对位于特征点的图像进行图像识别获取特征点的坐标值,通过对位于坐标点的图像进行图像识别获取坐标点的坐标值。本专利技术的有益效果在于只需要六轴工业机器人的姿态变换两次,采集图像上四个特征点两次,经过计算就可以得出相机坐标系到机器人坐标系的变换关系式,既简化了标定的工序,又降低了计算的难度。【附图说明】图1为根据本专利技术的一个实施例的机器人的手眼标定方法的流程图;图2为根据本专利技术的另一实施例的机器人的手眼标定方法的流程图;图3为根据本专利技术的一个实施例的机器人的两次姿态变换的示意图;图4为应用于本专利技术的一个实施例的手眼标定板的正面结构示意图;图5为应用于本专利技术的一个实施例的手眼标定板的侧面结构示意图;图6为根据本专利技术的一个实施例的机器人的手眼标定装置的示范性结构框图;图7为根据本专利技术的一个实施例的机器人的手眼标定装置的示范性结构框图。附图中,各标记代表的部件如下:1-1、第一通孔,1-2、第二通孔,2、螺纹孔,3、定位槽,4、手眼标定板。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。实施例1图1为根据本专利技术的一个实施例的机器人的手眼标定方法的流程图,下面结合图1来具体描述根据本专利技术的一个实施例的机器人的手眼标定方法,该方法应用于六轴工业机器人,如图1所示,该方法包括以下步骤:S100、确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人坐标系的坐标点;S200、识别机器人处于第一姿态下的特征点和坐标点得出在相机坐标系下的坐标值;S300、识别机器人处于第二姿态下的特征点和坐标点得出在相机坐标系下的坐标值;S400、根据两次识别的坐标值以及特征点和坐标点在相机坐标系下的坐标值与两次工业机器人姿态值计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系式。所述姿态值是指机器人在第一姿态或第二姿态下在工具坐标系下的坐标值。图3为根据本专利技术的一个实施例的机器人的两次姿态变换的示意图,其机器人两次姿态的变换如图3所示。作为优选地,通过对位于特征点的图像进行图像识别获取特征点的坐标值,通过对位于坐标点的图像进行图像识别获取所述坐标点的坐标值。其中,上述特征点的个数为四个,上述特征点和坐标点以棋盘方格的形式设在手眼标定板上,将A、B、C、O作为计算手眼系统为EYE-IN-HAND的工业机器人坐标系到工业相机坐标系的变换矩阵T的求取的特征点,图像上8行11列共88个黑色圆圈是为标定工业相机的内参和外参所用,其中黑色圆圈上带有五个小白点的圆环状标记是为标定工业机器人的工具坐标系所用。根据本实施例的一个示例,图4为应用于本专利技术的一个实施例的手眼标定板4的正面结构示意图,图5为应用于本专利技术的一个实施例的手眼标定板的侧面结构示意图,如图4和图5所示,该手眼标定板包括设置在正面的孔和设在侧边上的孔。其中,设在正面的孔包括四个位于手眼标定板中部的用于标定特征点的环状图案,以及设在手眼标定板边角处的用于标定坐标系的环状图案。其中,用于标定特征点的圆形图案的直径大于其它圆形图案或环形图案外圆的直径,该用于标定特征点的圆形图案的外圆直径例如11~13mm,其中12mm为最优。用于标定坐标系的环状图案的外圆直径例如8~10mm,其中9mm为最优。进一步地,该环状图案的内圆的直径例如可以为本文档来自技高网...
机器人的手眼标定装置与方法

【技术保护点】
机器人的手眼标定方法,所述方法应用于机器人,其特征在于,所述方法包括:确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人基础坐标系的坐标点;识别所述机器人处于第一姿态下的所述特征点和所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;识别所述机器人处于第二姿态下的所述特征点利所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;根据两次识别的所述坐标值以及所述特征点和坐标点在机器人基础坐标系下的坐标值计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系。

【技术特征摘要】
1.机器人的手眼标定方法,所述方法应用于机器人,其特征在于,所述方法包括:确定用于标定相机参数的特征点和用于标定机器人基础坐标系的坐标点;识别所述机器人处于第一姿态下的所述特征点和所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;识别所述机器人处于第二姿态下的所述特征点利所述坐标点在相机坐标系下的坐标值;根据两次识别的所述坐标值以及所述特征点和坐标点在机器人基础坐标系下的坐标值计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系。2.根据权利要求1所述的机器人的手眼标定方法,其特征在于,所述方法还包括:获取在相机坐标系下的目标坐标值;通过所述变换关系式计算所述目标坐标值在机器人工具坐标系下的坐标。3.根据权利要求1所述的机器人的手眼标定方法,其特征在于,通过以下公式计算相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系式:T6×T×P1=T61×T×P2;其中,T表示待计算的相机坐标系到机器人工具坐标系的变换关系矩阵,T6表示所述机器人处于第一姿态下的姿态值,P1表示所述机器人处于第一姿态下的所述坐标点在相机坐标系下的坐标值,T61表示所述机器人处于第二姿态下的姿态值,P2表示所述机器人处于第二姿态下的所述坐标点在相机坐标系下的坐标值。4.根据权利要求1至3任一项所述的机器人的手眼标定方法,其特征在于,所述方法还包括:通过对位于所述特征点的图像进行图像识别获取所述特征点的坐标值,通过对位于所述坐标点的图像进行图像识别获取所述坐标点的坐标值。5.根据权利要求1全3任一项所述的机器人的手眼标定方法,其特征在于,所述特征点的个数为四个。6.根据权利要求1至3任一项所述的机器人的手眼标定方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:张涛李邦宇姜楠张强陈亮董状
申请(专利权)人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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