[发明专利]一种高精度机械臂手眼相机标定方法及标定系统

摘要

本发明公开的一种高精度机械臂手眼相机标定方法及标定系统，通过采集不同位置的标定板图像，通过视觉方法，测出相机内部参数，以及腕部相机与标定板之间的外部参数；通过高精度自准经纬仪、机械臂靶标设计和标定板上选取的关键点，测出机械臂靶标和标定板之间的外部参数；最后，由视觉计算方法，完成机械臂腕部相机的标定。本发明的标定系统通过两台高精度测量仪器，以标定板坐标系作为中间坐标系，实现高精度坐标系参数转换，最终求得机械臂末端和相机之间的外参数，该方法能够实现机械臂与相机之间外参的高精度标定。

主权项

一种高精度机械臂手眼相机标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：固定腕部相机和机械臂，使腕部相机的光轴方向与机械臂的中心视轴方向平行；定义相机坐标系Oc、标定板世界坐标系Ow、机械臂末端坐标系Om；对腕部相机的内部参数进行标定，得到腕部相机的内部参数矩阵为：A=fx0u00fyv0001;]]>(fx,fy)为腕部相机的等效焦距，(u0,v0)为腕部相机的光心坐标；步骤二：放置并调整两台高精密测量仪器A1和A2，确保标定板在腕部相机的视野范围内，标定板和机械臂末端在高精密测量仪器的视野范围内；定义参考坐标系Or，并在标定板上选取n个关键点，获得所有关键点的世界坐标；步骤三：使用两台高精密测量仪器分别测量并记录机械臂末端靶标上k个十字刻线的方位、俯仰读数，由标定工具计算出此时机械臂末端坐标系Om相对于参考坐标系Or的外参[Rmr Tmr]；其中，k为大于等于4的正整数；步骤四：将标定板放于腕部相机前，用腕部相机采集一幅标定板图像；使用两台高精密测量仪器分别测量并记录标定板上n个关键点的方位、俯仰读数；然后将标定板由近及远放置在不同位置上，重复本步骤内采集图像、测量记录方位及俯仰读数的操作；然后由标定工具计算出此时标定板世界坐标系Ow相对于相机坐标系Oc的外参[Rwc Twc]，以及标定板世界坐标系Ow相对于参考坐标系Or的外参[Rwr Twr]；步骤五：由步骤三中机械臂末端坐标系Om相对于参考坐标系Or的外参[Rmr Tmr]和步骤四中标定板世界坐标系Ow相对于参考坐标系Or的外参[Rwr Twr]，计算得到机械臂末端坐标系Om相对于标定板世界坐标系Ow的外参[Rmw Tmw]＝f([Rmr Tmr],[Rwr Twr])；步骤六：由步骤五中机械臂末端坐标系Om相对于标定板世界坐标系Ow的外参[Rmw Tmw]和步骤四中标定板世界坐标系Ow相对于相机坐标系Oc的外参[Rwc Twc]，计算得到机械臂末端坐标系Om相对于相机坐标系Oc的外参[Rmc Tmc]＝f([Rmw Tmw],[Rwc Twc])。