[发明专利]工业机器人末端相机在线标定方法

权利要求书

1.一种工业机器人末端相机在线标定方法，其特征在于，所述方法适用于工业机器人，所述工业机器人包括末端执行器和工业相机，所述末端执行器与所述工业相机连接，所述方法包括如下步骤：

通过末端执行器控制工业相机在第一位置采集标定物的图像，通过所述标定物的图像得到特征点的成像坐标；

根据所述特征点的物理坐标和成像坐标确定初始重投影变换坐标模型的初始第一参数和初始第二参数，所述第一参数用于定义手眼变换坐标的旋转矩阵，所述第二参数用于定义手眼变换坐标的平移向量；

通过末端执行器控制工业相机在多个位置采集标定物的图像，通过所述多个位置的标定物的图像得到特征点的实际像点坐标；

将所述初始重投影变换坐标模型作为当前重投影变换坐标模型，并重复执行如下步骤直至符合停止条件，确定符合停止条件的当前重投影变换坐标模型为标定的重投影变换坐标模型，所述停止条件至少包括第一参数或第二参数的梯度范数；

标定物的物理坐标通过当前重投影变换坐标模型获得重投影像点坐标，至少确定调整第一参数和调整第二参数使标定物的实际像点和重投影像点之间距离和最小，并将包括调整第一参数和调整第二参数的重投影变换坐标模型作为新的当前坐标模块；

所述停止条件至少包括第一参数或第二参数的梯度范数的步骤，包括：

标定物的物理坐标通过当前重投影变换坐标模型获得重投影像点坐标，根据所述第一参数的梯度范数或第二参数的梯度范数调整第一参数或第二参数，至少确定调整第一参数和调整第二参数使标定物的实际像点和重投影像点之间距离和最小。

2.根据权利要求1所述的工业机器人末端相机在线标定方法，其特征在于，所述至少确定调整第一参数和调整第二参数使标定物的实际像点和重投影像点之间距离和最小的方法包括：通过非线性参数模型至少确定调整第一参数和调整第二参数使标定物的实际像点和重投影像点之间距离和最小，所述非线性参数模型为：

其中，i为末端执行器控制工业相机第i次运动，n为末端执行器控制工业相机运动的总次数，u和v为相机成像平面的坐标轴，W_iu为特征点的实际像点和重投影像点在u轴上的坐标差值，W_iv为特征点的实际像点和重投影像点在v轴上的坐标差值；

其中，特征点在标定物坐标系C_o的物理坐标值为o_i，特征点在相机图像坐标系的实际像点坐标值为p_i，p_iu和p_iv分别为p_i在相机图像坐标系中u、v轴上的分量，F_u(o_i)和F_v(o_i)分别为o_i经重投影变换后的重投影像点在u、v轴上的分量。

3.根据权利要求2所述的工业机器人末端相机在线标定方法，其特征在于，所述重投影变换坐标模型为：

p＝F(o)＝MJc＝MJT_ecT_weT_owo

其中，o为标定特征点在标定物坐标系C_o的物理坐标值，T_ow为标定物坐标系到基座世界坐标系的变换矩阵，T_we为基座世界坐标系到末端执行器坐标系的变换矩阵，T_ec为末端执行器坐标系到相机坐标系的变换矩阵，T_ec即手眼变换坐标X，矩阵M为相机内参数矩阵，J为相机畸变参数矩阵。

4.根据权利要求3所述的工业机器人末端相机在线标定方法，其特征在于，所述手眼变换坐标X为：

其中，R为手眼变换矩阵的旋转矩阵，即R为第一参数，t为手眼变换矩阵的平移向量，即t为第二参数，O^T为标定特征点在末端执行器坐标系下的物理坐标值。