机器人的控制装置及其系统、机器人及摄像机的校正方法制造方法及图纸

一种机器人的控制装置及其系统、机器人及摄像机的校正方法。机器人的控制装置具备摄像机校正执行部，建立含有臂的手前端坐标系和摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵的摄像机的参数。摄像机校正执行部能够算出拍摄校正用图案的图案图像时的臂坐标系与图案坐标系的关系，使用所述臂坐标系和所述图案坐标系的关系、拍摄图案图像时的臂的位姿以及图案图像，估计臂的手前端坐标系和摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。

【技术实现步骤摘要】
机器人的控制装置及其系统、机器人及摄像机的校正方法
本专利技术涉及机器人的摄像机的校正(标定)。
技术介绍
为使机器人进行高级处理，有时在机器人设置具有眼的功能的摄像机。作为摄像机的设置方法，有将摄像机和机器人臂独立设置的方法和将摄像机设置在机器人臂的方法(handeye；手眼)。手眼具有能够获得更宽的视野，而且能够确保作业手前端部的视野等优点。专利文献1中，记载有利用在臂设置有摄像机的机器人系统的坐标系的校正方法。也如专利文献1中记载的那样，在利用在臂设置的摄像机的情况下，必须解开关于摄像机坐标系和机器人坐标系之间未知的变换矩阵X的所谓的AX＝XB问题，存在难以校正摄像机的问题。AX＝XB问题的解法需要非线性最优化处理，而且，没有取得最优解的保证。为回避AX＝XB问题，专利文献1中记载了通过对机器人的动作加上限制，将求解坐标系的变换矩阵的问题线性化的技术。专利文献1：日本特开2012-91280号公报但是，在上述专利文献1中记载的技术中，存在作为处理结果而求出的变换矩阵依存于使用图像的校正用图案的位置估计的精度的技术问题。即，为了提高校正用图案的位置估计的精度，机器人的动作幅度越大越有利，但机器人的大幅度动作有动作精度变低的问题。另一方面，为了提高机器人的动作精度，优选减小动作幅度，但在这种情况下存在使用图像的校正图案的位置估计的精度变低的问题。因此，希望能够用与专利文献1不同的方法，容易地进行对在臂设置的摄像机校正的技术。
技术实现思路
本专利技术旨在为解决上述问题的至少一部分，能够通过以下方式(aspect)实现。(1)根据本专利技术的第一方式，提供了一种控制装置，控制具备设置有摄像机的臂的机器人。该控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，估计所述臂的手前端坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵，建立含有所述坐标变换矩阵的所述摄像机的参数，所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述摄像机的校正用图案的图案图像，所述摄像机校正执行部能够算出拍摄所述图案图像时的所述臂的臂坐标系和所述校正用图案的图案坐标系的关系，使用所述臂坐标系与所述图案坐标系的关系、拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿和所述图案图像，估计所述坐标变换矩阵。通过该控制装置能够确定从拍摄图案图像时的臂的位姿到臂坐标系与手前端坐标系的关系。而且，由于摄像机校正执行部能够算出臂坐标系和图案坐标系的关系，如果加上这些关系，再利用从摄像机拍摄的图案图像中获得的图案坐标系和摄像机坐标系的关系，能够估计手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。其结果为，能够建立含有其坐标变换矩阵的摄像机的参数，能够通过摄像机进行对象物的位置检测。(2)所述控制装置中，所述摄像机校正执行部还可以根据拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿，算出所述臂坐标系和所述手前端坐标系之间的第一变换矩阵，算出或估计所述图案坐标系和所述臂坐标系之间的第二变换矩阵，根据所述图案图像，估计所述摄像机坐标系和所述图案坐标系之间的第三变换矩阵，根据所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述第三变换矩阵，算出所述坐标变换矩阵。通过该控制装置能够根据臂的位姿算出第一变换矩阵。而且，摄像机校正执行部算出或估计表示臂坐标系和图案坐标系的坐标变换的第二变换矩阵，此外，根据图案图像估计第三变换矩阵，所以，从这些变换矩阵中能够容易地求出含有手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵的摄像机的参数。(3)所述控制装置中，所述机器人还可以具有第二臂,所述第二臂构成为所述校正用图案能够以预先设定的设置状态而被设置，所述摄像机校正执行部根据拍摄所述图案图像时的所述第二臂的位姿，算出所述图案坐标系和所述臂坐标系之间的所述第二变换矩阵。通过该控制装置，能够根据第二臂的位姿算出第二变换矩阵，所以，能够容易地求出手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。(4)所述控制装置中，所述摄像机控制部还可以所述摄像机控制部使相对于所述臂独立配置的固定摄像机拍摄所述校正用图案的第二图案图像，所述摄像机校正执行部根据所述第二图案图像，估计所述图案坐标系和所述臂坐标系之间的所述第二变换矩阵。通过该控制装置，能够根据第二图案图像估计第二变换矩阵，所以，能够容易地求出手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。(5)所述控制装置中，所述固定摄像机还可以为立体摄像机。通过该控制装置，能够根据立体摄像机拍摄的第二图案图像高精度地估计第二变换矩阵，所以，能够高精度地求出手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。(6)根据本专利技术的第二方式，提供一种控制装置，控制具备设置有摄像机的臂的机器人，所述控制装置具备处理器，所述处理器使所述摄像机拍摄所述摄像机的校正用图案的图案图像，算出拍摄所述图案图像时的所述臂的臂坐标系和所述校正用图案的图案坐标系的关系，使用拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿和所述图案图像，估计所述臂的手前端坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。通过该控制装置，能够根据拍摄图案图像时的臂的位姿确定臂坐标系与手前端坐标系的关系。而且，能够算出臂坐标系和图案坐标系的关系，所以，如果加上这些关系，再利用从摄像机拍摄的图案图像中获得的图案坐标系和摄像机坐标系的关系，能够估计手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。其结果为，能够建立含有其坐标变换矩阵的摄像机的参数，能够通过使用摄像机进行对象物的位置检测。(7)本专利技术的第三方式为机器人，与所述控制装置连接。通过本机器人，能够容易地估计手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。(8)本专利技术的第四方式为机器人系统，具备机器人和与所述机器人连接的所述控制装置。通过本机器人系统，能够容易地估计手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。(9)根据本专利技术的第五方式，提供了一种摄像机的校正方法，在具备设置有摄像机的臂的机器人中进行所述摄像机的校正，通过所述摄像机拍摄所述摄像机的校正用图案的图案图像，算出拍摄所述图案图像时的所述臂的臂坐标系和所述校正用图案的图案坐标系之间的关系，使用拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿和所述图案图像，估计所述臂的手前端坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。通过本方法，能够根据拍摄图案图像时的臂的位姿确定臂坐标系与手前端坐标系的关系。而且，能够算出臂坐标系和图案坐标系的关系，所以，如果加上这些关系，再利用从摄像机拍摄的图案图像中获得的图案坐标系和摄像机坐标系的关系，能够估计手前端坐标系和摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵。其结果为，能够建立含有其坐标变换矩阵的摄像机的参数，通过使用摄像机进行对象物的位置检测。本专利技术能够通过上述以外各种方式实现。例如，能够通过以实现控制装置功能为目的的计算机程序和记录其计算机程序的非暂时性记录介质(non-transitorystoragemedium)等方式实现。附图说明图1是示出机器人系统的概念图。图2是示出机器人和控制装置的功能的框图。图3是示出第一实施方式的机器人的坐标系的说明图。图4是示出第一实施方式的处理顺序的流程图。图5是示出第二实施方式的机器人的坐标系的说明图。图6是示出第二实施方式的处理顺序的流程图。图7是示出第三实施方式的机器人的坐标系的说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制装置，其特征在于，控制具备设置有摄像机的臂的机器人，所述控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，估计所述臂的手前端坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵，建立含有所述坐标变换矩阵的所述摄像机的参数，所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述摄像机的校正用图案的图案图像，所述摄像机校正执行部能够算出拍摄所述图案图像时的所述臂的臂坐标系和所述校正用图案的图案坐标系的关系，使用所述臂坐标系与所述图案坐标系的关系、拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿和所述图案图像，估计所述坐标变换矩阵。

【技术特征摘要】
2017.07.11 JP 2017-1351071.一种控制装置，其特征在于，控制具备设置有摄像机的臂的机器人，所述控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，估计所述臂的手前端坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标变换矩阵，建立含有所述坐标变换矩阵的所述摄像机的参数，所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述摄像机的校正用图案的图案图像，所述摄像机校正执行部能够算出拍摄所述图案图像时的所述臂的臂坐标系和所述校正用图案的图案坐标系的关系，使用所述臂坐标系与所述图案坐标系的关系、拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿和所述图案图像，估计所述坐标变换矩阵。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述摄像机校正执行部根据拍摄所述图案图像时的所述臂的位姿，算出所述臂坐标系和所述手前端坐标系之间的第一变换矩阵，算出或估计所述图案坐标系和所述臂坐标系之间的第二变换矩阵，根据所述图案图像，估计所述摄像机坐标系和所述图案坐标系之间的第三变换矩阵，根据所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述第三变换矩阵，算出所述坐标变换矩阵。3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述机器人具有第二臂,所述第二臂构成为所述校正用图案能够以预先设定的设置状态而被设置，所述摄像机校正执行部根据拍摄所述图案图像时的所述第二臂的位姿，算出所述图案坐标系和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻积满广，野田贵彦，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP