视觉传感器快速标定方法

技术特征：
1.一种视觉传感器快速标定方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.将相机设置在机器人工具手末端，并确定相机相对于机器人工具手末端的相对位姿矩阵t；s2.设置标定板，所述标定板上设置有棋盘格以及apriltags码，由相机获取apriltags码并确定出apriltags码的中心位置pa，并根据apriltags码的中心位置pa计算出棋盘格的中心位置pc；s3.控制相机对阵棋盘格中心位置pc,然后控制机器人工具手改变姿态采集棋盘格图像，并记录机械臂工具手的采集棋盘格图像时的位置，并存于位置集合p
random
；s4.基于位置集合p
random
，确定机器人工具手的最优动作顺序以及最优动作轨迹，并控制机器人工具手按照所确定的最优动作顺序以及最优动作再次对棋盘格图像进行采集；s5.基于机器人工具手的最优动作顺序以及最优动作所对应的位姿对视觉传感器进行标定。2.根据权利要求1所述视觉传感器快速标定方法，其特征在于：步骤s4中，采用tsp算法对位置集合p
random
进行处理，得到最优的动作顺序t
optimization
：t
optimization
＝{t1,t2,t3,
…
,t
m
}。3.根据权利要求1所述视觉传感器快速标定方法，其特征在于：步骤s4中，根据如下方法确定机械臂工具手的最优动作轨迹：将最优动作顺序t
optimization
代入到matlab逆运动学求解器中得到机器人工具手的每个轨迹点的位形解集合solutions
m
：solutions
m
＝{solutions1,solutions2,
…
,solutions
n
}；}；至分别表示机器人工具手的六轴的轴角，solutions
m
表示第m个轨迹点求解的机器人位形解，solutions
n
表示solutions
m
中的第n个解，每个solutions
n
中均包含机器人的六个轴的角度；对机器人和相机与拍摄对象进行碰撞检测，删除将发生碰撞的解；将剩下的位形解solutions
m
存入到集合configurations中,configurations＝{solutions1,solutions2,
…
,solutions
n
}；将集合configurations代入图生成器中生成位形路径图graph，将solution1中的n个解作为路径图graph的第一层的n个节点；依此类推，路径图中共有m
×
n个节点，将相邻两层的每个节点相连接形成边并组成边的集合edges：edges＝{edge
11,21
,
…
edge
mn,(m-1)n
}，其中，edge
mn,(m-1)n
表示第m层的第n个节点与第m-1层的第n个节点连接形成的边，计算每个边的权重weight：计算每个边的权重weight：其中，solution
mn
表示第m个位形解集合的第n个解，表示第m个位形解集合的第n个
解的第i个轴角；遍历机器人位形路径图graph，将每一条路径上的所有边的权重求和，选择权重之和最小的路径作为最优路径，，选择最优路径上面的节点solution
mn
作为第t
optimization
＝{t1，t2，t3，...，t
m
}中第m个路径点的轨迹点的解，得到所有路径点的机器人位形解。将机器人轨迹点放在集合trajectorys中，trajectorys＝{trajectory1，trajectory2，...，trajectory
m-1
，trajectory
m
}，生成机器人动作轨迹。4.根据权利要求1所述视觉传感器快速标定方法，其特征在于：对视觉传感器进行标定具体包括：建立标定模型：ax＝xb，其中，a和b表示变换矩阵，x为所求的位姿矩阵；b＝(
c
t
t2
)-1
·
c
t
t1
；其中，
b
t
g
为机器人工具手末端在机器人坐标系中的位姿矩阵，
c
t
t
为相机在标定板坐标系下的位姿矩阵，
b
t
g
和
c
t
t
中的上标1和2分别表示相机的两个不同的视角；将矩阵a、矩阵b以及矩阵x以位姿矩阵表示：r
a
为矩阵a的旋转矩阵，t
a
均为矩阵a的位移矩阵；r
b
为矩阵b的旋转矩阵，t
b
均为矩阵b的位移矩阵；r
x
为矩阵x的旋转矩阵，t
x
均为矩阵x的位移矩阵；将标定模型以方程组表示：将旋转矩阵转化为旋转向量：对旋转向量进行归一化处理：其中，r
a
为矩阵a的旋转向量，r
b
为矩阵b的旋转向量，n
a
为旋转向量r
a
的模，n
b
为旋转向量r
b
的模；计算修正的罗德里格斯向量：
计算初始旋转向量p
x
'：skew(p
a
p
b
)p
x
'＝p
a-p
b
；计算旋转向量p
x
：确定手眼系统的旋转矩阵和平移矩阵：(r
a-1)t
x
＝r
x
t
b-t
a
；其中:i表示单位矩阵，skew(p(x))表示旋转向量p
x
的偏度。

技术总结
本发明提供的一种视觉传感器快速标定方法，包括以下步骤：将相机设置在机器人工具手末端，并确定相机相对于机器人工具手末端的相对位姿矩阵；设置标定板，所述标定板上设置有棋盘格以及AprilTags码，由相机获取AprilTags码并确定出AprilTags码的中心位置，并根据AprilTags码的中心位置计算出棋盘格的中心位置；控制相机对阵棋盘格中心位置Pc,然后控制机器人工具手改变姿态采集棋盘格图像，并记录机械臂工具手的采集棋盘格图像时的位置，并存于位置集合；基于位置集合，确定机器人工具手的最优动作顺序以及最优动作轨迹，并控制机器人工具手按照所确定的最优动作顺序以及最优动作再次对棋盘格图像进行采集；基于机器人工具手的最优动作顺序以及最优动作所对应的位姿对视觉传感器进行标定。姿对视觉传感器进行标定。


技术研发人员：唐倩 张志豪 郭伏雨 陈佳伟
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/6/4