一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法及装置，首先获取目标物体的目标点在像素坐标系下的像素坐标，然后利用相机坐标系相对于机械臂末端的齐次变换矩阵及机械臂末端相对于世界坐标系的齐次变换矩阵进行转换，得到视线直线方程，最后在世界坐标系中，获取目标点所在平面的平面方程，并通过视线直线方程及平面方程，得到目标点的世界坐标，因此，与现有技术相比，本发明专利技术实施例无需两个单目摄像机，简化定位系统，操作简单，且不涉及图像特征点的匹配和最优距离的测算，简化处理算法，降低对硬件设备的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法及装置
本专利技术涉及一种机器视觉
，特别是涉及一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法及装置。
技术介绍
随着智能化水平的提高与机器人使用的普及，基于机器视觉的机械臂移动控制受到广泛关注。基于机械视觉的机械臂移动控制是通过机器视觉获取目标定位，然后控制机械臂末端移动到目标物体执行抓取等相关操作。目前普遍采用的机器视觉定位方法为双目视觉定位方法，即利用两个距离一定的单目摄像机采集图像，通过图像处理手段获取两单目摄像机图像中匹配点对之间的距离(即视差)，然后结合视差与深度信息之间的对应关系，可获取目标物体距离信息，再结合距离与焦距，进一步获得X和Y方向的坐标信息。但是，该方法使用摄像机较多，造成定位系统复杂，不易操作，降低定位效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法及装置，主要目的在于解决现有技术中双目视觉定位方法使用摄像机较多，造成定位系统复杂，不易操作，降低定位效率的问题。依据本专利技术一个方面，提供了一种应用于单目视觉定位的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法，应用于单目视觉定位的机械臂控制系统，所述系统包括机械臂及安装在所述机械臂末端的单目像机，其特征在于，包括：/n建立像素坐标系、相机坐标系和世界坐标系；/n获取目标物体的目标点在所述像素坐标系中的像素坐标、相机内参数矩阵、相机外参数矩阵和所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵；/n根据所述目标点的像素坐标、相机的内参数矩阵、所述相机外参数矩阵和所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量；/n根据所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵和所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量，得到视线...

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉定位的机械臂控制方法，应用于单目视觉定位的机械臂控制系统，所述系统包括机械臂及安装在所述机械臂末端的单目像机，其特征在于，包括：
建立像素坐标系、相机坐标系和世界坐标系；
获取目标物体的目标点在所述像素坐标系中的像素坐标、相机内参数矩阵、相机外参数矩阵和所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵；
根据所述目标点的像素坐标、相机的内参数矩阵、所述相机外参数矩阵和所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量；
根据所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵和所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量，得到视线直线方程；
在所述世界坐标系中，获取所述目标点所在平面的平面方程；
根据所述视线直线方程及所述平面方程，得到所述目标点的世界坐标；
根据所述目标点的世界坐标，控制所述机械臂按照预设策略对物体进行操作。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标点的像素坐标、相机的内参数矩阵、所述相机外参数矩阵和所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量包括：
根据所述目标点的像素坐标和相机的内参数矩阵，得到所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量，所述视线向量的方向由所述相机坐标系的原点指向所述目标物体的中心；
根据所述相机外参数矩阵、所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵及所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标点的像素坐标和相机的内参数矩阵，得到所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量包括：
根据所述目标点的像素坐标和相机的内参数矩阵，得到所述目标点在相机坐标系下的三维坐标表达式，所述目标点在相机坐标系下的三维坐标表达式为其中，为所述目标点的像素坐标，s为齐次变换匹配系数，为相机内参数矩阵，fx为像素平面X轴的焦距系数，fy为像素平面y轴的焦距系数，α为像素平面x轴的偏移量，β为像素平面y轴的偏移量，为目标点在相机坐标系下的三维坐标；
根据所述目标点在相机坐标系下的三维坐标表达式，得到所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量，所述视线向量为



其中，为所述目标点在相机坐标系X轴的投影值，为所述目标点在相机坐标系y轴的投影值，为所述目标点在相机坐标系z轴的投影值，fx为像素平面X轴的焦距系数，fy为像素平面y轴的焦距系数，μ和ν为所述目标点的像素坐标。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机外参数矩阵、所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵及所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量包括：
根据所述相机坐标系相对于所述机械臂末端的齐次变换矩阵、所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，按照如下公式，得到所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵；



其中，为所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，为所述机械臂末端相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵，为所述相机外参数矩阵；
根据所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的齐次变换矩阵及所述目标点相对于所述相机坐标系的视线向量，按照如下公式，得到所述目标点相对于所述世界坐标系的视线向量；

【专利技术属性】
技术研发人员：郜开开，周宸，周宝，龚连银，
申请(专利权)人：平安科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44