[发明专利]机器人单目立体视觉标定系统及方法

权利要求书

1.一种机器人单目立体视觉标定系统，其特征在于，包括：信息采集模块、摄像机建模模块、机器人关节轴线标定模块、标定反馈与拟合模块、机器人模型建立模块；其中：

所述信息采集模块的输出端与所述摄像机建模模块、标定反馈与拟合模块通信连接，用于采集靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离，并将所述靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离分别传输至摄像机建模模块、标定反馈与拟合模块；

所述摄像机建模模块的输出端与所述机器人关节轴线标定模块通信连接，用于建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型，输出图像信息；

所述机器人关节轴线标定模块的输出端和输入端分别与标定反馈与拟合模块的输入端和输出端通信连接；所述机器人关节轴线标定模块的输出端与机器人模型建立模块的输入端通信连接，用于根据图像信息以及标定反馈与拟合模块反馈的实际偏差，进行机器人关节轴线的拟合和标定，输出机器人的关节轴线数据；

所述标定反馈与拟合模块的输出端与所述机器人模型建立模块、机器人关节轴线标定模块的输入端通信连接，用于计算靶标图像、靶标到机器人关节的直线距离的实际偏差，所述实际偏差表示摄像机坐标系下的坐标值相对于红外遥感器实际测得坐标值的偏差；其中，所述标定反馈与拟合模块，包括：欧拉角求取单元、实际偏差率判断单元、轴线重新拟合单元；其中，所述欧拉角求取单元的输入端与轴线方程拟合单元的输出端通信连接；所述欧拉角求取单元的输出端分别与摄像机光心坐标换算单元和实际偏差率判断单元的输入端通信连接；所述实际偏差率判断单元的输出端分别与轴线重新拟合单元和机器人模型建立系统的输入端通信连接；所述轴线重新拟合单元的输出端与轴线方程拟合单元的输入端电连接；

所述机器人模型建立模块的输入端与所述标定反馈与拟合模块、机器人关节轴线标定模块的输出端通信连接，用于根据机器人的关节轴线数据、实际偏差，建立机器人运动学模型。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息采集模块，包括：高清摄像头、红外遥感器，分别用于采集靶标图像、靶标至机器人关节的直线距离；其中，所述高清摄像头、红外遥感器固定安装在机器人的末端，且呈上下分布。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像机建模模块，具体用于：

建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型；

根据所述换算模型，输出靶标图像对应的图像信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述建立三维世界坐标系与计算机图像坐标系的换算模型，包括：

建立三维世界坐标系到摄像机坐标系的变换公式：

其中，R表示旋转正交矩阵，T表示平移矢量，(r₁，r₄，r₇)、(r₂，r₅，r₈)、(r₃，r₆，r₉)分别表示x_w、y_w、z_w坐标轴在摄像机坐标系中的单位方向矢量分量，t_x、t_y、t_z分别表示平移矢量在摄像机坐标系中的单位方向矢量分量，x_w、y_w、z_w分别表示靶标在三维世界坐标系中各坐标轴投影矢量，x、y、z分别表示靶标在摄像机坐标系中各坐标轴投影矢量；

建立三维世界坐标系中的坐标到计算机图像坐标系的坐标透视变换关系公式：

其中，(Nx,Ny)为摄像机像面坐标系的像面坐标，f为镜头焦距，(u₀，v₀)为主点，ρ表示在计算机图像坐标系中的点，u、v、l分别表示靶标在计算机图像坐标系中各坐标轴投影的矢量。