一种基于工业机器人的组合式立体相机制造技术

本发明专利技术提出了一种基于工业机器人的组合式立体相机，包括：工业机器人、至少两个面阵相机、结构光机和支撑结构，其中，在所述工业机器人的末端固连有一个第一面阵相机，与所述工业机器人相对位置设置所述支撑结构，在所述支撑结构上固连有所述结构光机和第二面阵相机，其中，所述结构光机邻近所述工业机器人侧的第一面阵相机。面阵相机。面阵相机。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业机器人的组合式立体相机


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，特别涉及一种基于工业机器人的组合式立体相机。

技术介绍

[0002]随着工业机器人和视觉技术的进步，机器人结合视觉的应用场景不断拓展。传统的视觉硬件多为面阵工业相机，输出平面图像；近几年，伴随技术的进步及成本的降低，立体相机得到了越来越多的应用，立体相机的输出一般为深度图或点云。
[0003]目前工业用途的立体相机主流技术方案有“双目+动态结构光”、“双目+静态结构光”、“被动双目”等。以“双目+动态机构光”立体相机为例，这种立体相机的主要部件包括：一个或多个面阵相机、动态结构光模组、计算单元、支撑结构件等，其他技术方案的立体相机也大致类似。现有基于这些技术方案打造的立体相机产品在出厂时会固化相机构型、对相机做精标定，在后续的使用过程中通常不会对相机构型做调整。
[0004]现有的立体相机产品存在以下缺点,限制其与工业机器人的配合使用：
[0005]1、难以轻量化
[0006]为了实现良好的成像效果，通常选用一个或多个工业面阵相机作为其图像采集装置，再加上结构光模组、计算单元、支撑结构件等，整体重量较重，这类立体相机如果采用“眼在手上”的形式安装在工业机器人末端，会占用较多的工业机器人有效负载，对于轻型工业机器人影响尤其明显。
[0007]2、难以小型化
[0008]为了实现较高的测量精度，立体相机需要有一定的基线长度，难以小型化，当采用“眼在手上”的形式安装在工业机器人末端，为了避免立体相机与工业机器人自身以及环境的干涉，工业机器人的可用工作空间会减少很多。
[0009]3、难以完整成像
[0010]受立体相机中面阵相机安装位置、角度的制约，以及构型无法动态调整的原因，立体相机难以做到对目标的完整成像，可能会影响任务的可实现性和实施难度；
[0011]4、难以实现多工位场景下相机硬件资源最优化配置
[0012]另外，工业机器人经常多工位作业，每个工位对相机的需求不尽相同，可能在A工位需要立体相机，在B工位需要面阵相机；虽然立体相机内置有面阵相机，但是受体积、质量等因素制约，立体相机不一定能安装在工业机器人末端，因此难以实现多工位场景下相机硬件资源的优化配置。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0014]为此，本专利技术的目的在于提出一种基于工业机器人的组合式立体相机。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术的实施例提供一种基于工业机器人的组合式立体相
机，包括：
[0016]工业机器人、至少两个面阵相机、结构光机和支撑结构，其中，在所述工业机器人的末端固连有一个第一面阵相机，与所述工业机器人相对位置设置所述支撑结构，在所述支撑结构上固连有所述结构光机和第二面阵相机，其中，所述结构光机邻近所述工业机器人侧的第一面阵相机，其中，构建所述合式立体相机的过程包括：
[0017]步骤1：在外部任意放置第一标定板，所述工业机器人带着固连的第一面阵相机在空间中运动多个位姿，同时采集所述工业机器人的法兰位姿，以及所述第一面阵相机拍摄的第一标定板图像，利用采集的数据进行手眼标定，得到所述第一面阵相机相对所述工业机器人法兰坐标系的位姿转换关系T1；
[0018]步骤2：在所述工业机器人末端固连一个第二标定板,所述工业机器人带着固连的所述第二标定板在空间中运动多个位姿，同时采集所述工业机器人的法兰位姿，以及所述第二面阵相机拍摄的第二标定板图像，利用采集的数据进行手眼标定，得到第二面阵相机相对所述工业机器人基坐标系的位姿转换关系T2；
[0019]步骤3：当所述工业机器人处于某个位姿时，通过所述工业机器人的正解，得到工业机器人的法兰坐标系相对基坐标系的位姿T3，进而得到所述第一面阵相机相对所述第二面阵相机的位姿T4；
[0020]步骤4：根据所述第二面阵相机的位姿T4得到第一面阵相机与相对第二面阵相机构成的“被动双目”立体相机构型参数，利用两个相机采集图像的视差，获得立体数据输出；
[0021]在所述工业机器人末端固连一个第二标定板,所述工业机器人带着固连的所述第二标定板在空间中运动多个位姿，同时采集所述工业机器人的法兰位姿，以及所述结构光机拍摄的第二标定板图像，利用采集的数据进行手眼标定，得到所述结构光机相对所述工业机器人基坐标系的位姿转换关系T5,进而得到第一面阵相机+结构光光机+第二面阵相机构成的“双目+结构光”立体相机的参数。
[0022]进一步，在所述步骤S1中，利用采集的数据进行“眼在手上”手眼标定，得到所述第一面阵相机相对所述工业机器人法兰坐标系的位姿转换关系T1。
[0023]进一步，在所述步骤S2中，利用采集的数据进行“眼在手外”手眼标定，得到第二面阵相机相对所述工业机器人基坐标系的位姿转换关系T2。
[0024]进一步，在所述步骤S3中，所述第一面阵相机相对所述第二面阵相机的位姿T4为：
[0025]T4＝T1*T3.inv*T2.inv，其中inv表示矩阵求逆。
[0026]进一步，所述工业机器人带着所述第一面阵相机在多个点位成像，形成所述工业机器人对目标物体成像的多个拍照位，通过多拍照位成像，减少目标对成像视线的遮挡，获得更加完整的目标成像数据。
[0027]根据本专利技术实施例的基于工业机器人的组合式立体相机，采用工业机器人搭载面阵相机，与外部的结构光光机、面阵相机，构成组合式立体相机。
[0028]本专利技术的基于工业机器人的组合式立体相机，具有以下有益效果：
[0029](1)工业机器人末端仅需安装一个面阵相机，即可以实现对目标的立体成像；相比在工业机器人末端安装立体相机，大幅降低了相机占用的重量和体积，提高了工业机器人完成任务的灵活性；
[0030](2)通过工业机器人搭载末端面阵相机在多点位成像，配合外部的面阵相机和结
构光光机，实现对目标的更完整成像；
[0031](3)工业机器人搭载末端面阵相机,可以配合多组外部的面阵相机和结构光光机，实现多工位情况下，相机硬件资源的优化配置。
[0032]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0033]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0034]图1为根据本专利技术实施例的基于工业机器人的组合式立体相机的结构图；
[0035]图2为根据本专利技术实施例的任意位置带标定板的基于工业机器人的组合式立体相机的结构图；
[0036]图3为根据本专利技术实施例的末端固连标定板的基于工业机器人的组合式立体相机的结构图；
[0037]图4a和图4b分别为根据本专利技术实施例的工业机器人对目标物体成像的两个拍照位的示意图；
[0038]图5为根据本专利技术实施例的工业机器人在两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人的组合式立体相机，其特征在于，包括：工业机器人、至少两个面阵相机、结构光机和支撑结构，其中，在所述工业机器人的末端固连有一个第一面阵相机，与所述工业机器人相对位置设置所述支撑结构，在所述支撑结构上固连有所述结构光机和第二面阵相机，其中，所述结构光机邻近所述工业机器人侧的第一面阵相机，其中，构建所述合式立体相机的过程包括：步骤1：在外部任意放置第一标定板，所述工业机器人带着固连的第一面阵相机在空间中运动多个位姿，同时采集所述工业机器人的法兰位姿，以及所述第一面阵相机拍摄的第一标定板图像，利用采集的数据进行手眼标定，得到所述第一面阵相机相对所述工业机器人法兰坐标系的位姿转换关系T1；步骤2：在所述工业机器人末端固连一个第二标定板,所述工业机器人带着固连的所述第二标定板在空间中运动多个位姿，同时采集所述工业机器人的法兰位姿，以及所述第二面阵相机拍摄的第二标定板图像，利用采集的数据进行手眼标定，得到第二面阵相机相对所述工业机器人基坐标系的位姿转换关系T2；步骤3：当所述工业机器人处于某个位姿时，通过所述工业机器人的正解，得到工业机器人的法兰坐标系相对基坐标系的位姿T3，进而得到所述第一面阵相机相对所述第二面阵相机的位姿T4；步骤4：根据所述第二面阵相机的位姿T4得到第一面阵相机与相对第二面阵相机构成的“被动双目”立体相机构型参数，利用两个相机采集图像的视差...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁汉，韩峰涛，袁顺宁，李亚楠，张雷，韩建欢，于文进，
申请(专利权)人：珞石北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：