手眼相机标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器视觉领域，其公开了一种手眼相机标定装置，解决传统技术的标定流程复杂，容易导致误差的问题。本发明专利技术中的手眼相机标定装置，包括：机械臂控制模块，用于机械臂的移动控制；图像数据采集与处理模块，用于图像数据的获取及处理；手眼相机标定模块，用于获得像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。此外，本发明专利技术还公开了对应的手眼相机标定方法，适用于对手眼相机的快速标定。

Calibration method and device of hand-eye camera

The invention relates to the field of machine vision, and discloses a hand-eye camera calibration device, which solves the problem that the calibration process of traditional technology is complex and easy to cause errors. The hand-eye camera calibration device in the invention includes: a manipulator control module for mobile control of the manipulator; an image data acquisition and processing module for acquisition and processing of image data; and a hand-eye camera calibration module for acquiring the conversion relationship between the pixel coordinate system and the robot coordinate system. In addition, the invention also discloses a corresponding hand-eye camera calibration method, which is suitable for fast calibration of hand-eye camera.

【技术实现步骤摘要】
手眼相机标定方法及装置
本专利技术涉及机器视觉领域，具体涉及一种手眼相机标定方法及装置。
技术介绍
单相机标定是指建立相机成像的几何模型，从而可以确定物理空间中的几何位置与其在图像中对应点之间的转换关系。相机成像的几何模型参数即相机的参数，包括内参、外参以及畸变参数等。如果这些相机参数无法获得精确值，那么在实际的应用中则无法确定空间物理位置和像素位置之间的转换关系。然而在图像测量、检测定位等机器视觉的应用中对测量精度有相当高的要求，如果无法确定正确的转换关系，那么则无法满足工业应用的实际需求。所以相机标定是一个必不可少的过程。手眼相机标定不同于单相机标定，手眼相机标定主要是为了获得各种坐标系之间的转换关系。在实际的应用中，通过视觉技术获得目标的像素坐标，然后利用手眼相机标定获得转换关系，将像素坐标转换到实际的空间物理坐标，供机械手抓取、控制等操作。因此手眼相机标定在实际应用中也是一个必不可少的过程，而且精度要求很高。传统的手眼相机标定需要制作高精度的标定板，同时需要利用同一相机从不同的位置、不同的角度以及不同的姿态，对标定板拍摄多张照片。这些操作步骤对于实际的工业应用并不友好，整个标定流程较为复杂，而且如果标定板制作不够精确也容易导致误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种手眼相机标定方法及装置，解决传统技术的标定流程复杂，容易导致误差的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：手眼相机标定装置，包括：机械臂控制模块，用于机械臂的移动控制；图像数据采集与处理模块，用于图像数据的获取及处理；手眼相机标定模块，用于获得像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。作为进一步优化，所述图像数据采集与处理模块具体用于，利用安装在机械臂上的相机，在机械臂每次移动后拍摄标定物件的图像，并对拍摄的图像进行处理。作为进一步优化，所述标定物件为设置于相机拍摄范围内的一张白纸，所述白纸上有标记符号。作为进一步优化，所述对拍摄的图像进行处理，具体包括：对每次拍摄的标定物件的图像进行存储，然后利用图像处理算法获取标记符号的像素坐标并记录。作为进一步优化，所述机械臂控制模块，具体用于，控制机械臂按照以下九组偏移坐标值进行移动：(-deltaX,deltaY)、(0,deltaY)、(deltaX,deltaY)、(deltaX,0)、(0,0)、(-deltaX,0)、(-deltaX,-deltaY)、(0,-deltaY)和(deltaX,-deltaY)；其中，deltaX和deltaY分别为预先在水平和垂直两个方向设定的偏移值，所述偏移值的设定需要保证机械臂移动九次的过程中，未发生物理位置变化的标定物件始终处于相机视野范围内。作为进一步优化，所述手眼相机标定模块，具体用于，根据记录的九组像素坐标值和机械臂移动的九组偏移坐标值，利用上位机进行仿射变换关系的计算，获得像素坐标系与机器人坐标系之间的转换关系矩阵。此外，基于上述装置，本专利技术还提供了一种手眼相机标定方法，包括以下步骤：a.控制机械臂按照预定多组坐标依次进行移动；b.在机械臂每次移动到相应一组预定坐标后，拍摄标定物件图像并处理；c.获取像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。作为进一步优化，步骤a中，控制机械臂按照以下九组偏移坐标值进行移动：(-deltaX,deltaY)、(0,deltaY)、(deltaX,deltaY)、(deltaX,0)、(0,0)、(-deltaX,0)、(-deltaX,-deltaY)、(0,-deltaY)和(deltaX,-deltaY)；其中，deltaX和deltaY分别为预先在水平和垂直两个方向设定的偏移值，所述偏移值的设定需要保证机械臂移动九次的过程中，未发生物理位置变化的标定物件始终处于相机视野范围内。作为进一步优化，步骤b中，所述标定物件为一张白纸，所述白纸上有标记符号；对每次拍摄的标定物件的图像进行存储，然后利用图像处理算法获取标记符号的像素坐标并记录。作为进一步优化，步骤c中，根据记录的九组像素坐标值和机械臂移动的九组偏移坐标值，利用上位机进行仿射变换关系的计算，获得像素坐标系与机器人坐标系之间的转换关系矩阵。本专利技术的有益效果是：该方案实现的手眼相机标定不需要制作高精度的标定板，也不需要对不同位置的标定板拍摄许多张图像；在实际标定的操作过程中更加方便、快速，同时具有高精度等特点。附图说明图1为实施例1中的手眼相机标定装置结构框图；图2为实施例2中的手眼相机标定方法流程图。具体实施方式本专利技术旨在提出一种手眼相机标定方法及装置，解决传统技术的标定流程复杂，容易导致误差的问题。在本专利技术中，不需要制作高精度的标定板，而只需要准备一张画有标记符号的白纸即可，在标定过程中，也不需要对不同位置的标定板拍摄多张图像，而只需要控制机械臂按照预定坐标移动几次拍摄标定物图像即可，标定物在此过程中物理位置未发生变化。实施例1：本实施例提供了一种手眼相机标定装置，如图1所示，其包括：机械臂控制模块，用于机械臂的移动控制；图像数据采集与处理模块，用于图像数据的获取及处理；手眼相机标定模块，用于获得像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。在具体实施上，所述机械臂控制模块，具体用于，控制机械臂按照以下九组偏移坐标值进行移动：(-deltaX,deltaY)、(0,deltaY)、(deltaX,deltaY)、(deltaX,0)、(0,0)、(-deltaX,0)、(-deltaX,-deltaY)、(0,-deltaY)和(deltaX,-deltaY)；其中，deltaX和deltaY分别为预先在水平和垂直两个方向设定的偏移值，所述偏移值的设定需要保证机械臂移动九次的过程中，未发生物理位置变化的标定物件始终处于相机视野范围内。所述图像数据采集与处理模块具体用于，利用安装在机械臂上的相机，在机械臂每次移动后拍摄标定物件的图像，并对拍摄的图像进行处理；所述标定物件为设置于相机拍摄范围内的一张白纸，所述白纸上有标记符号。所述对拍摄的图像进行处理，具体包括：对每次拍摄的标定物件的图像进行存储，然后利用图像处理算法获取标记符号的像素坐标并记录。所述手眼相机标定模块，具体用于，根据记录的九组像素坐标值和机械臂移动的九组偏移坐标值，利用上位机进行仿射变换关系的计算，获得像素坐标系与机器人坐标系之间的转换关系矩阵。实施例2：本实施例提供了一种手眼相机标定方法，如图2所示，其包括：1、相机和标定物的设置：在具体实施中，采用200万像素的basler工业相机，将相机安装在ABB机器人的机械臂上，相机可以跟随机械臂的移动而移动。准备一个带有标记符号的平整标定物件，比如：在白纸上画上一个黑色圆饼，视为标记符号。将其放在相机的视野范围以内，在配合光源打光的情况下可获得高清图像。2、控制机械臂按照预定多组坐标依次进行移动：在具体的实施中，对水平和垂直两个方向分别设定偏移值deltaX和deltaY(单位：mm)，根据设定的偏移值将机械臂移动九次，记录移动九次的偏移坐标值依次为：(-deltaX,deltaY)、(0,deltaY)、(deltaX,deltaY)、(deltaX,0)、(0,0)、(-deltaX,0)、(-deltaX,-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.手眼相机标定装置，其特征在于，包括：机械臂控制模块，用于机械臂的移动控制；图像数据采集与处理模块，用于图像数据的获取及处理；手眼相机标定模块，用于获得像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。

【技术特征摘要】
1.手眼相机标定装置，其特征在于，包括：机械臂控制模块，用于机械臂的移动控制；图像数据采集与处理模块，用于图像数据的获取及处理；手眼相机标定模块，用于获得像素坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。2.如权利要求1所述的手眼相机标定装置，其特征在于，所述图像数据采集与处理模块具体用于，利用安装在机械臂上的相机，在机械臂每次移动后拍摄标定物件的图像，并对拍摄的图像进行处理。3.如权利要求2所述的手眼相机标定装置，其特征在于，所述标定物件为设置于相机拍摄范围内的一张白纸，所述白纸上有标记符号。4.如权利要求3所述的手眼相机标定装置，其特征在于，所述对拍摄的图像进行处理，具体包括：对每次拍摄的标定物件的图像进行存储，然后利用图像处理算法获取标记符号的像素坐标并记录。5.如权利要求4所述的手眼相机标定装置，其特征在于，所述机械臂控制模块，具体用于，控制机械臂按照以下九组偏移坐标值进行移动：(-deltaX,deltaY)、(0,deltaY)、(deltaX,deltaY)、(deltaX,0)、(0,0)、(-deltaX,0)、(-deltaX,-deltaY)、(0,-deltaY)和(deltaX,-deltaY)；其中，deltaX和deltaY分别为预先在水平和垂直两个方向设定的偏移值，所述偏移值的设定需要保证机械臂移动九次的过程中，未发生物理位置变化的标定物件始终处于相机视野范围内。6.如权利要求5所述的手眼相机标定装置，其特征在于，所述手眼相机标定模块，具体用于，根据记...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮，牛小明，刘明华，展华益，吴鲁滨，郅慧，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51