一种机械手的视觉标定方法、装置及智能终端制造方法及图纸

本发明专利技术属于自动化技术领域，提供一种机械手的视觉标定方法、装置及智能终端，该方法包括：若检测相机的视觉范围内存在标志点，则控制机械手按照预设路径移动；以预设路径的中心位置为原点建立世界坐标系；按照第一预设方式在预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至N个点中的每个点时，标志点在世界坐标系中的第一世界坐标信息；确定机械手执行末端运动至N个点中的每个点时，相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息；根据第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定相机的内参数和第一外参数。本发明专利技术实施例可按预设路径移动获取多个第一世界坐标信息和对应的第一像素坐标信息自动准确的对相机的内外参数进行标定。

A Visual Calibration Method, Device and Intelligent Terminal for Robot Manipulator

The invention belongs to the field of automation technology, and provides a visual calibration method, device and intelligent terminal for a manipulator. The method includes: if there are markers in the visual range of the camera, the manipulator is controlled to move according to the preset path; the world coordinate system is established with the central position of the preset path as the origin; and N points are selected in the preset path according to the first preset mode to determine the preset path. When the end of the manipulator moves to each point in N points, the first world coordinate information of the marking point in the world coordinate system is obtained; when the end of the manipulator moves to each point in N points, the first pixel coordinate information of the marking point taken by the camera is determined; and according to the first world coordinate information and the first pixel coordinate information, the internal parameters and the first external parameters of the camera are determined. Number. The embodiment of the present invention can automatically and accurately calibrate the internal and external parameters of the camera by moving along a preset path to obtain multiple first world coordinate information and corresponding first pixel coordinate information.

【技术实现步骤摘要】
一种机械手的视觉标定方法、装置及智能终端
本专利技术属于自动化
，尤其涉及一种机械手的视觉标定方法、装置及智能终端。
技术介绍
机械手是一种可以对空间目标实现抓取，搬运物体或操作工具等操作的自动操作装置，以用来完成各种预期的工作；目前，可在机械手配有相机等摄像元件通过机器视觉配合机械手完成抓取，搬运物体或操作工具等，在完成上述动作之前要对机械手的相机进行标定后才能实现准确的抓取，然而现有的常用的标定方法采用线性标定法和棋盘标定法，传统的线性标定法标定精准度低，使得机械手不能准确的抓取物体，棋盘标定过程复杂，难以实现自动化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种机械手的视觉标定方法、装置及智能终端，旨在解决现有对机械手的相机的标定方法精准度低、标定过程复杂难以实现自动化的问题。本申请实施例的第一方面提供一种机械手的视觉标定方法，所述视觉标定方法包括：当接收到开始标定指令时，检测相机的视觉范围内是否存在具有预设特征的标志点；若存在所述标志点，则控制所述机械手按照预设路径移动，使所述标志点与所述相机之间产生相对运动；以所述预设路径的中心位置为原点建立世界坐标系；其中，所述世界坐标系的X轴和Y轴与所述基坐标系的X轴和Y轴同向，所述基坐标系是在所述机械手固定基座上的坐标系；按照第一预设方式在所述预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息；确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息；根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数。在一个实施例中，所述预设路径为田字型路径。在一个实施例中，所述N个点为所述田字型路径的9个交点。在一个实施例中，根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数，包括：通过修正的标定方程根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数；所述修正的标定方程的公式为：其中，(u，v)为所述标志点的像素坐标信息，(u0，v0)为所述相机的主点坐标信息，(xw，yw)为对应标志点在所述世界坐标系中的世界坐标信息，(kx，ky，γ，k1，p1，p2)为所述相机的内参数，(θ，tx，ty)为所述相机的外参数。上述k1可表示相机的径向畸变系数，p1，p2可表示相机的切向畸变系数，γ可表示相机光轴与成像平面的不垂直因子，kx，ky可分别表示目标点的X轴像素坐标和Y轴像素坐标信息与物理距离的转换因子。在一个实施例中，所述根据N个所述第一世界坐标信息和N个第一像素坐标信息，通过修正的标定方程确定所述相机的内参数和第一外参数之后，还包括：控制所述机械手执行末端移动至预设路径的中心位置，并逆时针旋转机械手执行末端M次，每次旋转第一预设角度；通过所述相机获取所述机械手执行末端逆时针旋转M次时，所述标志点的M个第二像素坐标信息；对所述M个第二像素坐标信息进行曲线拟合，得到第一圆形曲线，并确定所述第一圆形曲线的圆心点的像素坐标信息；获取所述机械手执行末端旋转中心在基坐标系中的坐标信息，作为第二世界坐标信息；根据所述内参数、所述第一圆形曲线的圆心点的像素坐标信息和所述第二世界坐标信息，确定所述相机相对所述基坐标系的第二外参数；根据所述第二外参数修正所述第一外参数，将修正后的第一外参数作为第三外参数。在一个实施例中，根据所述第二外参数修正所述第一外参数，将修正后的第一外参数作为第三外参数之后，还包括：若所述相机跟随所述机械手移动，则以相机坐标系的原点为旋转中心控制所述机械手执行末端逆时针旋转J次，每次旋转第二预设角度；若所述相机不跟随所述机械手移动，则在所述机械手执行末端运动至所述预设路径的中心位置时，通过所述相机确定所述标志点在所述机械手基坐标系中的位置，并以所述标志点在所述机械手基坐标系中的位置为旋转中心控制所述机械手执行末端逆时针旋转J次，每次旋转第二预设角度；通过所述相机获取所述机械手执行末端逆时针旋转J次时，所述标志点的J个第三像素坐标信息；对所述J个第三像素坐标信息进行曲线拟合，得到第二圆形曲线，并确定所述第二圆形曲线的圆心点的像素坐标信息，计算所述第二圆形曲线的圆心点在所述基坐标系中的物理坐标；计算所述第二圆形曲线的圆心点的物理坐标与预设机械手末端旋转中心之间的位置偏差；根据所述位置偏差修正所述第三外参数。本申请实施例的第二方面提供一种机械手的视觉标定装置，所述视觉标定装置包括：检测模块，用于当接收到开始标定指令时，检测相机的视觉范围内是否存在具有预设特征的标志点；控制模块，用于若存在所述标志点，则控制所述机械手按照预设路径移动，使所述标志点与所述相机之间产生相对运动；建立模块，用于以所述预设路径的中心位置为原点建立世界坐标系；其中，所述世界坐标系的X轴和Y轴与所述基坐标系的X轴和Y轴同向，所述基坐标系是在所述机械手固定基座上为原点建立的坐标系；第一确定模块，用于按照第一预设方式在所述预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息；第二确定模块，用于确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息；第三确定模块，用于根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数。在一个实施例中，所述第一确定模块具体用于按照第一预设方式在预设路径为田字型路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息。本专利技术实施例的第三方面提供一种智能终端，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。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，计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。在本专利技术实施例中，可通过控制所述机械手按照预设路径移动使所述标志点与所述相机之间产生相对运动，按照第一预设方式在所述预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息，同时确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息。根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数，可按预设路径移动获取多个第一世界坐标信息和对应的第一像素坐标信息自动准确的对相机的内外参数进行标定。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它的附图。图1是本专利技术实施例一提高的机械手的视觉标定方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例二提供的机械手的视觉标定方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例三提供的机械手的视觉标定方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例四提供的机械手的视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械手的视觉标定方法，其特征在于，所述视觉标定方法包括：当接收到开始标定指令时，检测相机的视觉范围内是否存在具有预设特征的标志点；若存在所述标志点，则控制所述机械手按照预设路径移动，使所述标志点与所述相机之间产生相对运动；以所述预设路径的中心位置为原点建立世界坐标系；其中，所述世界坐标系的X轴和Y轴与所述基坐标系的X轴和Y轴同向，所述基坐标系是在所述机械手固定基座上建立的坐标系；按照第一预设方式在所述预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息；确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息；根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数。

【技术特征摘要】
1.一种机械手的视觉标定方法，其特征在于，所述视觉标定方法包括：当接收到开始标定指令时，检测相机的视觉范围内是否存在具有预设特征的标志点；若存在所述标志点，则控制所述机械手按照预设路径移动，使所述标志点与所述相机之间产生相对运动；以所述预设路径的中心位置为原点建立世界坐标系；其中，所述世界坐标系的X轴和Y轴与所述基坐标系的X轴和Y轴同向，所述基坐标系是在所述机械手固定基座上建立的坐标系；按照第一预设方式在所述预设路径中选取N个点，确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述标志点在所述世界坐标系中的第一世界坐标信息；确定所述机械手执行末端运动至所述N个点中的每个点时，所述相机拍摄的标志点的第一像素坐标信息；根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数。2.根据权利要求1所述的视觉标定方法，其特征在于，所述预设路径为田字型路径。3.根据权利要求2所述的视觉标定方法，其特征在于，所述N个点为所述田字型路径的9个交点。4.根据权利要求1所述的视觉标定方法，其特征在于，根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数，包括：通过修正的标定方程根据所述第一世界坐标信息和所述第一像素坐标信息，确定所述相机的内参数和第一外参数；所述修正的标定方程的公式为：其中，(u，v)为所述标志点的像素坐标信息，(u0，v0)为所述相机的主点坐标信息，(xw，yw)为对应标志点在所述世界坐标系中的世界坐标信息，(kx，ky，γ，k1，p1，p2)为所述相机的内参数，(θ，tx，ty)为所述相机的外参数。5.根据权利要求1至4任一项所述的视觉标定方法，其特征在于，所述根据N个所述第一世界坐标信息和N个第一像素坐标信息，通过修正的标定方程确定所述相机的内参数和第一外参数之后，还包括：控制所述机械手执行末端移动至预设路径的中心位置，并逆时针旋转机械手执行末端M次，每次旋转第一预设角度；通过所述相机获取所述机械手执行末端逆时针旋转M次时，所述标志点的M个第二像素坐标信息；对所述M个第二像素坐标信息进行曲线拟合，得到第一圆形曲线，并确定所述第一圆形曲线的圆心点的像素坐标信息；获取所述机械手执行末端旋转中心在基坐标系中的坐标信息，作为第二世界坐标信息；根据所述内参数、所述第一圆形曲线的圆心点的像素坐标信息和所述第二世界坐标信息，确定所述相机相对所述基坐标系的第二外参数；根据所述第二外参数修正所述第一外参数，将修正后的第一外参数作为第三外参数。6.根据权利要求5所述的视觉标定方法，其特征在于，根据所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐培，朗需林，曹文智，林俊凯，
申请(专利权)人：深圳市越疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44