一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手制造方法及图纸

本发明专利技术适用于工业机械臂技术领域，提供了一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手，包括：获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标。本发明专利技术能够定位目标，便于机械臂对目标进行后续的操作，同时提高定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手
本专利技术属于工业机械臂
，尤其涉及一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手。
技术介绍
在工厂里，通常会用到机械手对产品的进行一系列的操作，例如，利用机械手对产品进行抓取，因此，这就涉及到机械手对产品的定位问题，只有机械手成功定位产品中的目标位置，才能通过改变其自身的姿态从而进行后续的操作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手，以解决现有技术中机械手对产品中的目标进行定位的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种用于机械手定位目标的方法，包括：获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标；所述第一坐标系变换矩阵为标定板坐标系到所述像素坐标系的单应性矩阵的逆矩阵；所述第二坐标系变换矩阵为所述标定板坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；所述第三坐标系变换矩阵为所述相机坐标系到所述机械手末端坐标系的变换矩阵；所述第四坐标系变换矩阵为所述机械手末端坐标系到所述机械手坐标系的变换矩阵。本专利技术实施例的第二方面提供了一种用于机械手定位目标的装置，包括：图像获取单元，用于获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；第一确定单元，用于确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；第二确定单元，用于基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标；所述第一坐标系变换矩阵为标定板坐标系到所述像素坐标系的单应性矩阵的逆矩阵；所述第二坐标系变换矩阵为所述标定板坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；所述第三坐标系变换矩阵为所述相机坐标系到所述机械手末端坐标系的变换矩阵；所述第四坐标系变换矩阵为所述机械手末端坐标系到所述机械手坐标系的变换矩阵。本专利技术实施例的第三方面提供了一种机械手，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面所述方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种用于机械手定位目标的方法、装置及机械手，首先获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；然后确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；最后基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标。可见，通过上述方式，能够将拍摄得到的目标的像素转换到机械手坐标系中的坐标，从而让机械手得知目标点的位置，进行后续的加工操作等，并且，上述方法还对第三坐标系变换矩阵进行了修正，这样，得到的第三坐标系变换矩阵将更为准确，从而进一步的提高了定位的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例一提供的一种用于机械手定位目标的方法的流程示意图；图2示出了本专利技术实施例一提供的机械手和相机的位置示意图；图3示出了坐标系变换的示意图；图4示出了本专利技术实施例一提供的第三坐标系变换矩阵的计算流程示意图；图5示出了本专利技术实施例二提供的一种用于机械手定位目标的装置的结构组成示意图；图6示出了本专利技术实施例三提供的一种机械手的设备示意图。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。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一图1示出了本专利技术实施例一提供的一种用于机械手定位目标的方法的实现流程。本实施例中的用于机械手定位目标的方法的执行主体可以包括但不限于机械手。本专利技术实施例提供的用于机械手定位目标的方法，详述如下：S101、获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端。如图2所示，相机置于所述机械手末端。S102、确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标。所述目标点，为目标图像中能够反映目标位置是否放置在标准位置的像素点。在本专利技术实施例中，可以获取多个目标点，以对目标的位置进行更为准确的分析。所述像素坐标，为目标点在像素坐标系的坐标。S103、基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标。所述坐标系，用于反映空间或平面中的点的位置。坐标系中的点的坐标值，反映该点所在的具体位置。例如，平面坐标系中的点C的坐标值为(0，0)，反映点C在原点位置。所述坐标系变换矩阵，为反映两个坐标系之间变换关系的矩阵。如图3所示，坐标系1中的点可以通过坐标系1与坐标系2之间的坐标系变换矩阵变换到坐标系2中的对应点。例如，坐标系1中的点为P1，坐标系变换矩阵为T，将坐标系1中的点P1变换到坐标系2中的点P2＝TP1在本专利技术实施例中，所述第一坐标系变换矩阵为标定板坐标系到所述像素坐标系的单应性矩阵的逆矩阵；所述第二坐标系变换矩阵为所述标定板坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；所述第三坐标系变换矩阵为所述相机坐标系到所述机械手末端坐标系的变换矩阵；所述第四坐标系变换矩阵为所述机械手末端坐标系到所述机械手坐标系的变换矩阵。具体的，基于所述单应性矩阵和相机的内参矩阵，确定所述第二坐标系变换矩阵。根据投影集合的知识可知，物理坐标系(如上所述的)与像素坐标系中的变换矩阵是一个单应性矩阵，且单应性矩阵是一个3×3的矩阵，单应性矩阵可以是相机内参矩阵和外参矩阵的乘积。所述内参矩阵，只与相机结构，比如相机的焦距，在相机没有物理改变的情况下，相机的内参矩阵是不变的。所述外参矩阵，是指相机坐标系与参考平面坐标系(在本专利技术实施例中，参考平面坐标系为标定板坐标系)之间的关系，包括平移矩阵和旋转矩阵。其中，所述平移矩阵，为能够将坐标进行平移变换的矩阵；所述旋转矩阵，为能够将坐标进行旋转变换的矩阵。平移是指点从一个位置到另一个位置的直线移动。旋转是指以坐标原点为中心进行的旋转。例如，假设坐标系A通过延X、Y、Z轴做平移运动得到坐标系B，平移分量为t1，t2和t3；假设空间中有一点C，该点坐标系A中的坐标为Ca(x1，y1，z1)，在坐标系B中的坐标Cb(x2，y2，z2)，则坐标Ca和Cb的计算关系为Ca＝TCb：同样，假设坐标系B分别绕Z、Y和X轴做旋转运动得到坐标系C，旋转分量分别为w、v和u；假设空间中有一点C，该点坐标系B中的坐标为Cb(x2，y2，z2)，在坐标系C中的坐标为Cc(x3，y3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机械手定位目标的方法，其特征在于，包括：获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标；所述第一坐标系变换矩阵为标定板坐标系到所述像素坐标系的单应性矩阵的逆矩阵；所述第二坐标系变换矩阵为所述标定板坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；所述第三坐标系变换矩阵为所述相机坐标系到所述机械手末端坐标系的变换矩阵；所述第四坐标系变换矩阵为所述机械手末端坐标系到所述机械手坐标系的变换矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种用于机械手定位目标的方法，其特征在于，包括：获取相机拍摄目标的目标图像，所述相机置于所述机械手末端；确定所述目标图像中的目标点，并计算所述目标点的像素坐标；基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标；所述第一坐标系变换矩阵为标定板坐标系到所述像素坐标系的单应性矩阵的逆矩阵；所述第二坐标系变换矩阵为所述标定板坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；所述第三坐标系变换矩阵为所述相机坐标系到所述机械手末端坐标系的变换矩阵；所述第四坐标系变换矩阵为所述机械手末端坐标系到所述机械手坐标系的变换矩阵。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标之前，还包括：根据所述相机的畸变系数，对所述像素坐标进行畸变矫正，得到无畸变的像素坐标；相应的，所述基于所述像素坐标和从像素坐标系到机械手坐标系的坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标，包括：基于所述无畸变的像素坐标和从像素坐标系到机械手坐标系的坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述像素坐标、第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标，包括：基于所述像素坐标和第一坐标系变换矩阵，确定所述目标点在标定板坐标系中的标定板坐标；基于所述标定板坐标和所述第二坐标系变换矩阵，确定所述目标点在相机坐标系中的相机坐标；基于所述相机坐标和所述第三坐标系变换矩阵，确定所述目标点在机械手末端坐标系中的机械手末端坐标；基于所述机械手末端坐标和所述第四坐标系变换矩阵，确定所述目标点在所述机械手坐标系中的坐标。4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述获取相机拍摄目标的目标图像之前，还包括：计算所述第一坐标系变换矩阵、第二坐标系变换矩阵、第三坐标系变换矩阵和第四坐标系变换矩阵；所述计算所述第三坐标系变换矩阵，包括：通过所述相机获取机械手末端在预设个数的姿态下标定板的标定板图像，并确定机械手末端在不同姿态下的第四坐标系变换矩阵；分别基于每个所述标定板图像，确定对应姿态下的第二坐标系变换矩阵；基于每个所述第二坐标系变换矩阵和每个第四坐标系变换矩阵，得到包含所述第三坐标系变换矩阵的方程；对所述方程进行求解，以得到所述方程的目标解矩阵，并对所述目标解矩阵进行修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建铭，程辉辉，温聪，陈礼安，
申请(专利权)人：深圳大学，深圳市德富强机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44