[发明专利]一种机械臂自动手眼标定的方法及系统、终端

说明书

本发明提供一种机械臂自动手眼标定的方法及系统、终端，包括：S1，设定数据采集所需要的姿态边界点，并设定相机中心到标定板之间的距离范围以及相机光轴到标定板法线之间的角度范围；S2，根据机械臂的初始位置，在保证标定板在视野内的情况下微调姿态采集少量数据点用于估算标定板初始位置；S3，在S1设定的范围内均匀采样预定数量的采样点，所述采样点是在标定板坐标系下相机的姿态位置；S4，控制所述机械臂逐一经过S3采样点，同时控制相机在每个采样点进行拍照和计算，实现机械臂自动手眼标定。本发明在选择标定姿态的时候只需要人工预定姿态的边界，不需要人工定义每一个标定点位，大大减少了人工成本。

技术领域

本发明涉及计算机视觉相机标定和机械臂控制领域，具体地，涉及一种机械臂自动手眼标定的方法及系统、终端。

背景技术

相机标定是计算机视觉领域中的一个基本问题。相机标定分为相机内参标定和外参标定。内参标定的目的是得到相机本身的成像属性，外参标定的目的是得到相机的姿态和位置。手眼标定通常指在一个系统中有一个或者多个机械臂，一个或者多个相机，求解相机和机械臂之间的姿态关系的过程。

由视觉传感器与工业机器人机械手的位置关系可将视觉传感器系统分为：眼在手上(Eye-in-Hand)和眼在手外(Eye-to-Hand)两种形式。这两种形式都是通过选取一系列采样点，每一个采样点中标定板和相机之间的姿态关系不同，再通过这些采样点来计算出手眼之间的位姿关系。目前采样点的选取主要是通过人工控制或者预定点位实现。

经对现有技术的检索，中国发明专利《一种机械臂末端相机手眼标定方法和系统》(CN109658460A)中提出了一种一般性的眼在手外的手眼标定流程，其通过最小二乘法求解相机和机械臂之间的关系，不涉及标定时机械臂姿态的选取，需要进行人工操作或者预先定义。

标定姿态的选取会在很大程度上影响标定的效果，而姿态的选取取决于标定板的位置，标定板的位置发生变化的时候预先设定好的姿态也无法得到预期的精度；其次，对标定采样点位姿的选择没有提及，无论是人工操作还是预先定义位置，在新场景新环境下部署的时候选点等操作都需要重新进行，由于选点的差异会导致标定结果波动较大，都会不可避免地引入人工成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低成本、精度高的机械臂自动手眼标定的方法及系统、终端。

本发明的一个方面，提供一种机械臂自动手眼标定的方法，包括：

S1，设定数据采集所需要的姿态边界点，并设定相机中心到标定板之间的距离范围以及相机光轴到标定板法线之间的角度范围；

S2，根据机械臂的初始位置，在保证标定板在视野内的情况下微调姿态采集少量数据点用于估算标定板初始位置；

S3，以S2中标定板初始位置作为采样点生成的基准点，在S1设定的范围内均匀采样预定数量的采样点，所述采样点是在标定板坐标系下相机的姿态位置；

S4，控制所述机械臂逐一经过S3采样点，同时控制相机在每个采样点进行拍照和计算，实现机械臂自动手眼标定。

可选地，S2中，所述根据机械臂的初始位置，在保证标定板在视野内的情况下微调姿态采集少量数据点用于估算标定板初始位置，包括：

S2.1：在S1定义的距离范围内随机生成一个距离，在角度范围内随机生成一组角度；

S2.2：控制机械臂从起始位置向2.1中生成的姿态位置移动，每移动一设定距离采集一张图片，若图片中已无法识别出标定板或者已到达2.1中生成的位姿，则停止；停止时已有采集到的数据，取最近一次采集的数据作为初始标定的数据点之一，否则重复2.1直到采集到数据；

S2.3：重复2.1和2.2，直到已采集足够数量的初始数据；