一种手眼标定板装置和视觉定位系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种手眼标定板装置，包括：水平放置的基板，具有相互平行的上表面和下表面；若干个圆形的大小相同的第一标定色斑，设置在基板上表面，各第一标定色斑以M×N成矩形阵列布置，其中M与N均为不小于3的整数；若干个圆形的大小相同的第二标定色斑，设置在基板下表面，每个第一标定色斑的下方均对心设置一个第二标定色斑，所述第一标定色斑与第二标定色斑大小相同。本实用新型专利技术不需要通过机器人控制器示教获得标定板上的圆形标志点的世界坐标，减少人为操作，能够提高精度、更自动，更高效的完成机器人视觉定位系统中移动相机的手眼标定。本实用新型专利技术可应用于计算机视觉标定。

【技术实现步骤摘要】
一种手眼标定板装置和视觉定位系统
本技术涉及计算机视觉领域，特别是涉及一种手眼标定板装置和视觉定位系统。
技术介绍
现有的机器人视觉定位系统中一般都会有两个相机，如图1中的相机5’和相机6’，相机5’用于校准器件，相机6’用于完成机器人的视觉定位。相机5’一般是固定的可以用传统的摄像机标定方法进行标定，而相机6’一般是随着机器人运动而移动的需要进行手眼标定。上述的机器人视觉定位系统标定过程中相机5’和相机6’是分开标定的，没有很好的结合两个相机的关系去减少不必要的工作。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种高效的手眼标定板装置。本技术所采用的技术方案是：一种手眼标定板装置，包括：水平放置的基板，具有相互平行的上表面和下表面；若干个圆形的大小相同的第一标定色斑，设置在基板上表面，各第一标定色斑以M×N成矩形阵列布置，其中M与N均为不小于3的整数；若干个圆形的大小相同的第二标定色斑，设置在基板下表面，每个第一标定色斑的下方均对心设置一个第二标定色斑，所述第一标定色斑与第二标定色斑大小相同。作为本技术的进一步改进，所述基板厚度为2～4cm。作为本技术的进一步改进，所述第一标定色斑的颜色与第一标定色斑相邻区域的颜色形成色差。作为本技术的进一步改进，所述第一标定色斑与第一标定色斑相邻区域形成黑白色差。作为本技术的进一步改进，所述第二标定色斑的颜色与第二标定色斑相邻区域的颜色形成色差。作为本技术的进一步改进，所述第二标定色斑与第二标定色斑相邻区域形成黑白色差。作为本技术的进一步改进，所述基板上接有升降装置。本技术还提供一种视觉定位系统，其采用的技术方案是：一种视觉定位系统，包括上述的手眼标定板装置，基板的上方设有拍摄所有第一标定色斑的移动相机，基板的下方设有拍摄所有第二标定色斑的固定相机，移动相机和固定相机均与外部的上位机电性相连。本技术的有益效果是：本技术在基板的上、下表面对心设置了大小相等的第一标定色斑和第二标定色斑，通过固定相机获得第二标定色斑和第一标定色斑的世界坐标，用于移动相机的标定，不需要通过机器人控制器示教获得标定板上的圆形标志点的世界坐标，减少人为操作，能够提高精度、更自动，更高效的完成机器人视觉定位系统中移动相机的手眼标定。附图说明下面结合附图和实施方式对本技术进一步说明。图1是传统手眼视觉定位系统的示意图；图2是标定板装置的示意图；图3是本技术视觉定位系统的示意图。具体实施方式如图2所示的手眼标定板装置，包括一块水平放置的基板1，该基本具有相互平行的上表面和下表面。在基板1的上表面设置有若干个圆形实心的第一标定色斑2，每个第一标定色斑2的大小相同，各第一标定色斑2以M×N在上表面成矩形阵列布置，其中M与N均为不小于3的整数。图示的实施例中M和N均为3，从而形成由9个第一标定色斑2所组成的九宫格形状的矩形阵列，这种3×3的矩形阵列在实验室和工厂场合较为常用；实际上，采用3×4或者3×5等其他数目的矩形阵列布置均能够满足标定的要求。在基板1的下表面设置有若干个圆形实心的第二标定色斑3，每个第二标定色斑3的大小相同，每个第一标定色斑2的下方均对心设置一个第二标定色斑3，即将圆心相对的第一标定色斑2和第二标定色斑3圆心的连线为垂直于水平面的竖直线段。另外，第一标定色斑2与第二标定色斑3大小相同，圆心相对的第一标定色斑2与第二标定色斑3在水平面上的投影重合。基于上述标定板装置的视觉定位系统如图3所示，其包括上述的手眼标定板装置，同时结合图2，基板1的上方设有拍摄所有第一标定色斑2的移动相机5，基板1的下方设有拍摄所有第二标定色斑3的固定相机6，移动相机5和固定相机6均与并未图示的外部的上位机电性相连。该视觉定位系统的实施步骤如下：步骤1、将标定板装置放于移动相机5和固定相机6之间，使两个相机都能够清晰拍摄到基板1。固定相机6能够清晰拍摄到基板1下表面的第二标定色斑3，移动相机5可以拍摄到基板1上表面的第一标定色斑2。步骤2、对固定相机6完成摄像机标定，获得固定相机6图像坐标和世界坐标的转换关系；通过这一转换关系，可以获得9个第二标定色斑圆心的世界坐标。其具体原理是通过图像处理算法获得第二标定色斑的图像坐标，借助于转换关系即可获得第二标定色斑圆心的世界坐标。步骤3、由于基本上、下表面的第一标定色斑2和第二标定色斑3一一对应且具有相同的大小和对心重合，在测量出基板1厚度后。可以通过步骤2获得的第二标定色斑圆心的世界坐标，获得第一标定色斑圆心的世界坐标。这一步骤可以减少人为通过机器人示教获得位置数据，更加自动和精确。步骤4、在获得第一标定色斑2的世界坐标后，就可以开始对移动相机5进行手眼标定。机械臂7驱动移动相机5对基板1进行拍摄，通过图像处理算法获得第一标定色斑2的图像坐标。在获得图像坐标和世界坐标后，依照手眼标定的方法就可以完成移动相机5的手眼标定。上述的数据处理、图像处理均可由并未图示的上位机进行计算处理。上述的视觉定位系统及其实施步骤方法同样适用于以下所描述的标定板装置优选的实施例。优选的，基板1厚度为2～4cm，以减小误差。基板1的长和宽的大小由实际使用情况决定。进一步优选的，第一标定色斑2的颜色与第一标定色斑2相邻区域的颜色形成色差，由于该所述形成的色差，移动相机5能够非常清晰的将第一标定色斑2与外部的环境区分开来，以获得良好的成像效果。上述第一标定色斑2相邻区域可以看作是基板1上表面的颜色。最好的情况是，第一标定色斑2与第一标定色斑2相邻区域形成黑白色差。比如第一标定色斑2为黑色，而第一标定色斑2相邻区域为白色；或者第一标定色斑2为白色，而第一标定色斑2相邻区域为黑色。同样的，第二标定色斑3的颜色与第二标定色斑3相邻区域的颜色形成色差。由于该所述形成的色差，固定相机6能够非常清晰的将第二标定色斑3与外部的环境区分开来，以获得良好的成像效果。上述第二标定色斑3相邻区域可以看作是基板1下表面的颜色。最好的情况是，第二标定色斑3与第二标定色斑3相邻区域形成黑白色差。比如第二标定色斑3为黑色，而第二标定色斑3相邻区域为白色；或者第二标定色斑3为白色，而第二标定色斑3相邻区域为黑色。一般来说，基板1为单一颜色，即为了更好的制作标定板装置，基板1整体为白色，而上述的两种标定色斑均为黑色。在上述实施例的基础上，参考图2，基板1底部还接有升降装置4。该升降装置4可以为连接在基板1四个端角位置的升降支腿。通过升降支腿调整基板1的高度，使得标定时候，基板1的上、下表面均能落入移动相机5和固定相机6的成像范围。以上所述只是本技术优选的实施方式，其并不构成对本技术保护范围的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手眼标定板装置，其特征在于，包括：水平放置的基板(1)，具有相互平行的上表面和下表面；若干个圆形的大小相同的第一标定色斑(2)，设置在基板(1)上表面，各第一标定色斑(2)以M×N成矩形阵列布置，其中M与N均为不小于3的整数；若干个圆形的大小相同的第二标定色斑(3)，设置在基板(1)下表面，每个第一标定色斑(2)的下方均对心设置一个第二标定色斑(3)，所述第一标定色斑(2)与第二标定色斑(3)大小相同。

【技术特征摘要】
1.一种手眼标定板装置，其特征在于，包括：水平放置的基板(1)，具有相互平行的上表面和下表面；若干个圆形的大小相同的第一标定色斑(2)，设置在基板(1)上表面，各第一标定色斑(2)以M×N成矩形阵列布置，其中M与N均为不小于3的整数；若干个圆形的大小相同的第二标定色斑(3)，设置在基板(1)下表面，每个第一标定色斑(2)的下方均对心设置一个第二标定色斑(3)，所述第一标定色斑(2)与第二标定色斑(3)大小相同。2.根据权利要求1所述的手眼标定板装置，其特征在于：所述基板(1)厚度为2～4cm。3.根据权利要求1所述的手眼标定板装置，其特征在于：所述第一标定色斑(2)的颜色与第一标定色斑(2)相邻区域的颜色形成色差。4.根据权利要求3所述的手眼标定板装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王和平，吴忻生，徐将将，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44