[发明专利]3D相机与机械手臂坐标系统的校正装置及方法

权利要求书

1.一种3D相机与机械手臂坐标系统的校正装置，其特征在于，在座架上设置相对位置固定及相互分离不平行的三平板，且让该三平板延伸的三个空间平面相交于一点，作为外部参数校正的定位点，其中所述校正装置配置为通过3D相机摄取校正装置的3D信息，其中利用3D相机设定点云图的分辨率及该三平板的同一平面斜率相同，同一平板的同一平面上相邻点云在相机坐标系统中的Z轴坐标的差距都相同，形成相邻点云的Z值差距及向量夹角均相同。

2.一种3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，包含:

将三平板的校正装置放置在机器手臂工作环境及3D相机的视野；

通过3D相机摄取校正装置的3D信息；

利用3D信息点云图，计算各相邻点云的Z值差距及向量夹角；

根据相同Z值差距及向量夹角将点云分群；

排除较少量的点云群，形成三个平面点云群；

以最小平方法建立三个平面方程式；

利用三平面交点公式计算三个平面方程式的交点；

将交点作为外部参数校正的定位点；

其中利用3D相机设定点云图的分辨率及平板的同一平面斜率相同，同一平板的同一平面上相邻点云在相机坐标系统中的Z轴坐标的差距都相同，形成相邻点云的Z值差距及向量夹角均相同。

3.如权利要求2所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中利用3D信息的深度图，通过3D相机的内部参数进行换算点云图。

4.如权利要求2所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中该Z值差距为相邻点云在相机坐标系统C中的Z轴坐标的差距。

5.如权利要求4所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中该向量夹角为相邻点云构成的位置向量与3D相机水平或垂直轴线的夹角。

6.如权利要求2所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中该最小平方法建立的一平面方程式为:z＝Ax+By+C

系数

其中是一主平面的点云群所有点云坐标x值的平均、是所有y值的平均、是所有z值的平均、是所有z和x值相乘的平均、是所有z和y 值相乘的平均、是所有x和y值相乘的平均。

7.如权利要求2所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中改写三平面的平面方程式，为下列三个平面方程式：

a₁x+b₁y+c₁Z+d₁＝0

a₂x+b₂y+c₂Z+d₂＝0

a₃x+b₃y+c₃Z+d₃＝0

再求解三平面交点T，利用三平面交点公式：

其中Det为

且Det≠0。

8.如权利要求2所述的3D相机与机械手臂坐标系统的校正方法，其中该校正装置固定在机械手臂上，使校正装置与机械手臂维持相对固定的位置关系，再控制机械手臂驱动校正装置在3D相机视野中移动数点，通过3D相机获得各定位点相对在相机坐标系统中的坐标，以进行3D相机与机器手臂坐标系统校正。