一种基于夹持吸附部件的手眼标定方法及系统与流程

本发明涉及手眼标定，特别是涉及一种基于夹持吸附部件的手眼标定方法和一种基于夹持吸附部件的手眼标定系统、一种计算机设备及一种存储介质。

背景技术：

1、工业现场的一些精度要求高的工艺（如基于视觉的螺丝锁付、贴标等），需要搭配视觉系统作为机器人的“眼睛”，用于识别、计算标记点在机器人基坐标系下的位置，从而实现机器人精准定位。

2、当相机固定安装在机器人上方时，由于机器人的遮挡，相机无法直接拍照机器人末端的标记点。现有技术中，通常的手眼标定方案为：在机器人末端固定安装一延伸杆，在延伸杆上粘贴一标记点，控制机器人运动使标记点移动到相机视野范围内的若干个位置，相机拍照得到标记点的像素坐标，同时获取机器人末端位姿，进行相机标定。

3、然而，上述现有方案存在以下问题：

4、（1）延伸杆具有一定的厚度，因此标定平面与工艺作业平面之间存在高度差，该高度差会影响标定精度，进而影响工艺精度；

5、（2）当标定区域附近存在凸台等障碍物时，带有延伸杆的标定方案难以实施，延伸杆容易与凸台发生干涉。

6、因此，亟需一种不依赖延伸杆的手眼标定方法，以克服上述现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于夹持吸附部件的手眼标定方法、一种基于夹持吸附部件的手眼标定系统、一种计算机设备及一种存储介质。

2、为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于夹持吸附部件的手眼标定方法，工业相机固定安装在机器人上方，机器人末端固定安装一夹持吸附部件，夹持吸附部件用于吸附标定物，包括：

3、控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，控制相机拍照物料，得到n组机器人末端位姿与像素坐标；

4、通过n组机器人末端位姿与像素坐标求解得到未修正的相机标定参数，根据所述未修正的相机标定参数得到转换函数；

5、控制机器人末端移动至相机视野中心的标定平面，控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第三位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第四位置，控制相机拍照物料，得到m组机器人末端位姿与像素坐标；

6、通过转换函数利用m组对应的机器人末端位姿与像素坐标，求解得到工具坐标；

7、计算物料在机器人基坐标系下的坐标，利用n组机器人末端位姿与像素坐标，求解得到相机标定参数。

8、优选地，所述控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，控制相机拍照物料，得到n组机器人末端位姿与像素坐标，包括：

9、控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，获取机器人末端位姿，控制机器人末端移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标；

10、控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，获取机器人末端位姿，控制机器人移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标，重复上述的步骤，得到n组机器人末端位姿与像素坐标。

11、优选地，所述控制机器人末端移动至相机视野中心的标定平面，控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第三位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第四位置，控制相机拍照物料，得到m组机器人末端位姿与像素坐标，包括：

12、控制机器人末端移动至相机视野中心的标定平面，控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第三位置，获取机器人末端位姿；控制机器人末端移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标；

13、控制机器人末端回到上一次放置物料的位置，控制夹持吸附部件吸起物料并上抬一定高度，机器人末端旋转中心旋转一定角度后，下降到标定平面，控制夹持吸附部件释放物料，将物料放置于相机视野范围内的第四位置，获取机器人末端位姿；

14、控制机器人末端移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标，重复上述的步骤，得到m组机器人末端位姿与像素坐标。

15、优选地，所述方法还包括：

16、将机器人末端旋转中心第i次旋转与第j次旋转得到的方程做差，消去固定值，得到线性方程。

17、优选地，所述通过转换函数利用m组对应的机器人末端位姿与像素坐标，求解得到工具坐标，包括：

18、通过转换函数利用m组对应的机器人末端位姿与像素坐标，将所述线性方程扩展为多个线性方程，利用最小二乘法求解得到工具坐标。

19、优选地，所述计算物料在机器人基坐标系下的坐标，利用n组机器人末端位姿与像素坐标，求解得到相机标定参数，包括：

20、根据工具坐标换算得到物料在机器人基坐标系下的坐标，利用n组机器人末端位姿与像素坐标，将相机标定线性模型扩展为2n个线性方程，利用最小二乘法可求解得到相机标定参数。

21、本发明实施例公开了一种基于夹持吸附部件的手眼标定系统，工业相机固定安装在机器人上方，机器人末端固定安装一夹持吸附部件，夹持吸附部件用于吸附标定物，包括：

22、第一数据采集模块，用于控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，控制相机拍照物料，得到n组机器人末端位姿与像素坐标；

23、第一求解模块，用于通过n组机器人末端位姿与像素坐标求解得到未修正的相机标定参数，根据所述未修正的相机标定参数得到转换函数；

24、第二数据采集模块，用于控制机器人末端移动至相机视野中心的标定平面，控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第三位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第四位置，控制相机拍照物料，得到m组机器人末端位姿与像素坐标；

25、第二求解模块，用于通过转换函数利用m组对应的机器人末端位姿与像素坐标，求解得到工具坐标；

26、第三求解模块，用于计算物料在机器人基坐标系下的坐标，利用n组机器人末端位姿与像素坐标，求解得到相机标定参数。

27、优选地，所述第一数据采集模块包括：

28、第一放置子模块，用于控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，获取机器人末端位姿，控制机器人末端移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标；

29、第二放置子模块，用于控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，获取机器人末端位姿，控制机器人移动至待机位，控制相机拍照物料，得到物料轮廓中心的像素坐标，重复上述的步骤，得到n组机器人末端位姿与像素坐标。

30、本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于夹持吸附部件的手眼标定的步骤。

31、本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于夹持吸附部件的手眼标定的步骤。

32、本发明实施例包括以下优点：

33、本发明实施例中的基于夹持吸附部件的手眼标定方法包括：控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，控制相机拍照物料，得到n组机器人末端位姿与像素坐标；通过n组机器人末端位姿与像素坐标求解得到未修正的相机标定参数，根据所述未修正的相机标定参数得到转换函数；控制机器人末端移动至相机视野中心的标定平面，控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第一位置，以及控制夹持吸附部件将物料放置于相机视野范围内的第二位置，控制相机拍照物料，得到m组机器人末端位姿与像素坐标；通过转换函数利用m组对应的机器人末端位姿与像素坐标，求解得到工具坐标；计算物料在机器人基坐标系下的坐标，利用n组机器人末端位姿与像素坐标，求解得到相机标定参数；本发明利用安装在机器人末端的夹持吸附部件吸附物料，将物料放置在相机视野范围内的若干个位置，通过视觉获取物料特征点的像素坐标即可实现手眼标定，无需安装延伸杆，从根本上避免了延伸杆厚度带来的标定平面与作业平面之间的高度差问题，提高了标定精度; 无需延伸杆，避免了延伸杆与标定区域附近凸台等障碍物的干涉问题，适用范围更广，尤其适用于标定区域空间受限的工业现场；本发明通过两次标定过程：先获取未修正的相机标定参数，再求解工具坐标，最终获得精确的相机标定参数，标定精度高。