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1、10申请公布号CN104180753A43申请公布日20141203CN104180753A21申请号201410371760322申请日20140731G01B11/0020060171申请人东莞市奥普特自动化科技有限公司地址523000广东省东莞市长安镇358省道乌沙路段怡丰商业大厦4F72发明人卢盛林郭龙74专利代理机构东莞市华南专利商标事务所有限公司44215代理人李玉平54发明名称机器人视觉系统的快速标定方法57摘要本发明涉及机器人视觉系统的标定方法，尤其涉及相机与机械手之间关系的标定和相机之间关系的标定。该方法包括设置标定板、设置机械手移动规则、获得标定板感应点坐标以及对应视觉系统。
2、的坐标；通过坐标建立矩阵映射关系；求解转换矩阵。51INTCL权利要求书2页说明书7页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图1页10申请公布号CN104180753ACN104180753A1/2页21机器人视觉系统的快速标定方法，用于将机械手坐标转换到一个机器人视觉系统，其特征在于其包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于视觉系统标定的预置点；步骤二、机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置设置机械手的移动规则，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，同时视觉系统的摄像装置对机械手进行图像。
3、拍摄；视觉系统对显示窗口划分坐标或者视觉系统建立坐标系统其坐标显示在显示窗口内，同时计算感应点在相机窗口中的坐标轨迹；步骤四、机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒；视觉系统保存此时感应点在显示窗口的坐标信息；同时也将预置点的坐标信息存储；步骤五、多次重复步骤三、四，获得多个感应点在显示窗口的坐标信息（X1、Y1）、（X2、Y2）、（X3、Y3）（XN、YN）；以及对应的多个预置点的坐标信息（X1、Y1）、（X2、Y2）（XN、YN）；步骤六、建立坐标映射关系求得转换矩阵；得到机械人视觉系统的坐标与机械手坐标系统的坐标的转换关系，从而完成视觉系统中的坐标标定。2根据权利要求1所述的机器人视觉系统。
4、的快速标定方法，其特征在于在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不少于3个。3根据权利要求2所述的机器人视觉系统的快速标定方法，其特征在于在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。4机器人视觉系统的快速标定方法，用于将其中一个视觉系统坐标转换到另一个视觉系统坐标，其特征在于包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于两个视觉系统标定的预置点；步骤二、提供一个机械手，机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置设置机械手的移动规则，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，其中一个视觉系统的第一相机以及另一个视觉系统的第二相机分别对机械手进。
5、行图像拍摄；两个视觉系统的显示窗口分别划分坐标，或者两个视觉系统的坐标显示在相应的显示窗口；并同时计算感应点在相应显示窗口中的坐标轨迹；步骤四、机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒；相机保存此时感应点在窗口的坐标信息；同时也将预置点的坐标信息存储；然后机械手移动至另一个预置点；步骤五、多次重复步骤三、四，获得多个感应点在相应窗口的坐标信息其中一个视觉系权利要求书CN104180753A2/2页3统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）、（R3、T3）（RN、TN）；另一个视觉系统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）（TN、TN）；步骤六、建立坐标映射关系求得转换矩阵；得到两个视觉。
6、系统之间坐标的转换关系，从而完成两个视觉系统中的坐标标定。5根据权利要求4所述的机器人视觉系统的快速标定方法，其特征在于在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不少于3个。6根据权利要求5所述的机器人视觉系统的快速标定方法，其特征在于在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。权利要求书CN104180753A1/7页4机器人视觉系统的快速标定方法技术领域0001本发明涉及机器人坐标设定技术领域，特别涉及一种机器人视觉系统的快速标定方法。背景技术0002目前，在全世界的制造业中，工业机器人已经在生产中起到了越来越重要的作用。为了使机器人能够胜任更复杂的工作，机器人不但要有更好的控制系统，还。
7、需要更多地感知环境的变化。其中机器人视觉以其信息量大、信息完整成为最重要的机器人感知功能。以用机器人进行电路板电子元件的精密焊接为例，焊接过程中，机器人可利用视觉系统中的摄像机对工件或工作面自动定位，计算工作场景相对于机器人的相对位置，以辅助机器人完成作业。0003机器人视觉系统的标定，即建立机器人坐标系与摄像机的图像坐标系之间的转换关系，是机器人作业过程中的关键技术之一。然而，现有的机器人视觉系统标定方法普遍存在先决条件多、复杂程度高、计算量大的缺点，在实际生产应用中不能实现简便快捷标定的要求。发明内容0004本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供机器人视觉系统的快速标定方法，该标定方法简。
8、单、信息处理量少；操作方便。0005本发明采用的技术方案为机器人视觉系统的快速标定方法，用于将机械手坐标转换到一个机器人视觉系统；其包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于视觉系统感应的预置点，对标定板建立坐标；步骤二、机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置设置机械手的移动规则，机械手受处理器控制，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，同时视觉系统的摄像装置对机械手进行图像拍摄；视觉系统对显示窗口划分坐标，同时计算感应点在相机窗口中的坐标轨迹；步骤四、机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒；视觉系统保存此时感应点在显示窗口的坐标信息；。
9、同时也将预置点的坐标信息存储；步骤五、多次重复步骤三、四，获得多个感应点在显示窗口的坐标信息（X1、Y1）、（X2、Y2）、（X3、Y3）（XN、YN）；以及对应的多个预置点的坐标信息（X1、Y1）、（X2、Y2）（XN、YN）；步骤六、建立坐标映射关系说明书CN104180753A2/7页5求得转换矩阵；得到机械人视觉系统的坐标与机械手坐标系统的坐标的转换关系，从而完成视觉系统中的坐标标定。0006机械手与机器人视觉系统之间无需通讯连接，在机械手走完预置停留点后，机器人视觉系统自动获取图像坐标，计算出机械手系统坐标与机器人视觉系统坐标之间的转换关系。0007进一步地，在进行步骤五时，获得坐标。
10、信息的感应点不少于3个。0008进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。0009进一步地，在进行步骤六求解转换矩阵时，将映射关系改变为；令矩阵、则有AXB、AXB；对此两个矩阵方程分别采用最小二乘法求解矩阵X以及X，然后得到矩阵。0010在求解近似转换矩阵时，先将矩阵A进行QR分解，即AQR；其中Q是正交矩阵，R时上三角矩阵，则有MIN|AXB|MIN|QRXB|MIN|RXQ1B|；再通过最小二乘法求解；当然可以直接采用MATLAB软件计算。0011机器人视觉系统的快速标定方法，用于将其中一个视觉系统坐标转换到另一个视说明书CN104180753A3/7页6觉系统坐标，。
11、包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于两个视觉系统感应的预置点；步骤二、提供一个机械手，机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置设置机械手的移动规则，机械手受处理器控制，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，其中一个视觉系统的第一相机以及另一个视觉系统的第二相机分别对机械手进行图像拍摄；两个视觉系统的显示窗口分别划分坐标，并同时计算感应点在相应显示窗口中的坐标轨迹；步骤四、机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒；相机保存此时感应点在窗口的坐标信息；同时也将预置点的坐标信息存储；然后机械手移动至另一个预置点；步骤五、多次重复步骤三、四，。
12、获得多个感应点在相应窗口的坐标信息其中一个视觉系统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）、（R3、T3）（RN、TN）；另一个视觉系统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）（TN、TN）；步骤六、建立坐标映射关系求得转换矩阵；得到两个视觉系统之间坐标的转换关系，从而完成两个视觉系统中的坐标标定。0012进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不少于3个。0013进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。0014进一步地，在进行步骤六求解转换矩阵时，将映射关系改变为；说明书CN104180753A4/7页7令矩阵；则有BZM、BZM；对此两个矩阵方程分别采用。
13、最小二乘法求解矩阵M以及M，然后得到矩阵。0015本发明取得的有益效果为本发明采用视觉系统的坐标采集，然后采用采用转换矩阵的方式，进行坐标系统标定转换，可快速地实现视觉系统与机械手之间关系的自动标定以及视觉系统之间关系标定，减少人工参与，具有简单快捷、实用性强的优点。附图说明0016图1为本发明的实施例1的流程示意图。0017图2为本发明的实施例2的流程示意图。0018具体实施方式0019下面结合附图1至图2以及具体实施方式对本发明做进一步地说明。0020实施例1参见图1。0021目前机械手一般都设置有自己的步进坐标系统，如线切割的步进程序等；在采用视觉系统控制其他传动装置与机械手配合时，需要。
14、将视觉系统的坐标系统与机械手的坐标系统统一起来。0022机器人视觉系统的快速标定方法，用于将机械手坐标转换到一个机器人视觉系统坐标，其包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于视觉系统中摄像装置感应的预置点，对标定板建立坐标系统；该坐标系统是基于机械手装置本身的坐标系统。该两个坐标系统等同。0023步骤二、机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置在机械手的坐标系统内设置机械手的移动规则，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，同时视觉系统的摄像装置对机械手进行图像拍摄；视觉系统对显示窗口建立坐标或者视觉系统建立坐标系统其坐标显示在显示窗口。
15、内，同时计算感应点在显示窗口中对应的坐标轨迹；步骤四、当机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒，T可以根据需要感知的灵敏度设定；虽然视觉系统计算了感应点在显示窗口中的坐标轨迹，如果感应点一直处于移动过程说明书CN104180753A5/7页8中，则坐标轨迹对应的坐标点会存在误差，这里设置暂停步骤后，暂停时，读取的坐标变化范围很小，可以使得视觉系统准确的捕捉到感应点在显示窗口中的坐标。视觉系统保存此时感应点在显示窗口中对应的坐标信息；同时也将对应的预置点在机械手坐标系统内的坐标信息存储；这里暂停T秒，便于采集坐标信息。0024步骤五、多次重复步骤三、四，获得多个感应点在窗口的坐标信息（X1、Y1）。
16、、（X2、Y2）、（X3、Y3）（XN、YN）；以及对应的多个预置点的坐标信息（X1、Y1）、（X2、Y2）（XN、YN）；在进行坐标标定时，需要获得两个坐标系的坐标对应映射关系，而映射关系的获得，可以通过坐标矩阵和映射坐标矩阵的转换获得步骤六、建立坐标映射关系求得转换矩阵；得到相机与机械手之间坐标的转换关系，从而完成视觉系统中的坐标标定。0025进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不少于3个。0026为了更为精准的获得转换矩阵，感应点对应的坐标信息不少于3个。作用优选方案，感应点的坐标取值在510个。0027进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。0028同直。
17、线的坐标信息，在映射过程中存在缺陷，应尽量避免。0029进一步地，在进行步骤六求解转换矩阵时，将映射关系改变为；说明书CN104180753A6/7页9令矩阵、则有AXB、AXB；对此两个矩阵方程分别采用最小二乘法求解矩阵X以及X，然后得到矩阵。0030在获得转换矩阵时，由于该转换矩阵可能不是一个准确值，因此需要求得一个误差较低的转换矩阵；该转换矩阵通过拆分，然后通过最小二乘法求得转换矩阵。0031实施例2参见图2。0032机器人视觉系统的快速标定方法，用于将其中一个视觉系统坐标转换到另一个视觉系统坐标，包括以下步骤步骤一、设置标定板，标定板上设置多个用于视觉系统感应的预置点；步骤二、提供一个。
18、机械手，机械手设置一个用于标定机械手移动的感应点；根据预置点的位置设置机械手的移动规则，机械手受处理器控制，使得机械手每次移动后感应点均位于预置点的上方步骤三、机械手开始移动，其中一个视觉系统的第一相机以及另一个视觉系统的第二相机分别对机械手进行图像拍摄；两个视觉系统的显示窗口分别划分坐标；或者两个视觉系统的坐标显示在相应的显示窗口，并同时计算感应点在相应显示窗口中的坐标轨迹；步骤四、机械手移动至其中一个预置点，暂停T秒；设置暂停步骤，摄像后，坐标变化范围很小，以此自动判断确定感应点在中的坐标。两个视觉系统均保存此时感应点在相应显示窗口的坐标信息；然后机械手移动至另一个预置点；步骤五、多次重复。
19、步骤三、四，获得多个感应点在相应显示窗口的坐标信息；其中一个视觉系统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）、（R3、T3）（RN、TN）；另一个视觉系统中的坐标分别为（R1、T1）、（R2、T2）（TN、TN）；步骤六、建立坐标映射关系求得转换矩阵；得到两个视觉系统之间坐标的转换关系，从而完成两个视觉系统中的说明书CN104180753A7/7页10坐标标定。0033进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不少于3个。0034进一步地，在进行步骤五时，获得坐标信息的感应点不在一条直线上。0035进一步地，在进行步骤六求解转换矩阵时，将映射关系改变为；令矩阵；则有BZM、BZM；对此两个矩阵方程分别采用最小二乘法求解矩阵M以及M，然后得到矩阵。0036以上仅是本申请的较佳实施例，在此基础上的等同技术方案仍落入申请保护范围。说明书CN104180753A101/1页11图1图2说明书附图CN104180753A11。