[发明专利]一种高精度二维摄像头与机器人手眼标定的方法及系统

说明书

本申请公开了一种高精度二维摄像头与机器人手眼标定的方法及系统，该方法包括：获取棋盘格标定板的RGB图像，并获取棋盘格的对角点在所述RGB图像中的位置；获取所述对角点在机器基座坐标系中的位置；识别待抓取物体相对于相机坐标系的中心和法向量；以所述对角点在RGB图像中的位置为第一基向量，并基于所述第一基向量获取待抓取物体坐标中心点和法向量的比例；以所述对角点在基座坐标系的位置为第二基向量，确定所述待抓取物体基于所述第二基向量的中心点和法向量；根据所述待抓取物体基于所述第二基向量的中心点和法向量对所述待抓取物体进行抓取。可以重建出待抓取物体的具体位置，根据二维视觉构建了物体在三维空间中的坐标，可以提高抓取物体的精度。

技术领域

本申请涉及相机与机器人手眼标定领域，具体涉及一种高精度二维摄像头与机器人手眼标定的方法及系统。

背景技术

产品生产过程中，物体分拣的精度会影响后续的加工精度。为了保证高精度地抓取，目前工业中的物体分拣很多还是由分拣工人完成。然而，人工分拣存在人工成本问题，人体疲劳问题及心理问题，和长时间工作的效率问题。在这样的背景下，开发一种可以高精度地抓取物体的机器人系统便非常重要。相对于人工分拣，机器人分拣可以保证重复精度，可以连续长时间工作，并且对工厂环境的忍耐程度更高。

通过对已公开的文献、专利和工业产品调研发现，机器人视觉抓取主要分为基于3D视觉的直接抓取方式和基于2D视觉伺服抓取方式。3D摄像头可以直接计算出目标点的三维坐标，通过手眼标定后，便可以将目标点在相机坐标系的坐标转为机器人基座坐标系的坐标。但是3D摄像头相较于2D摄像头精度不高、分辨率不高，而且价格较昂贵。

2D摄像头的分辨率较高，千元级别的2D摄像头也可以达到1080P甚至是2160P。基于二维视觉的伺服抓取方式是将相机固定于机械臂上，通过对比识别采集到的图像与目标图像的差别，从而可以判断出机械臂应该改变的位置和角度，再指示该机械臂进行调整。通过多次迭代，最终使得采集图像和目标图像的差别趋近于0。然而视觉伺服控制机械臂进行混杂分拣的方法也存在一些不足，传统的2D视觉只能测量出物体的2D位置，无法测量出物体的距离远近，很难重建出待抓取物体的具体位置，这样给抓取造成了较大的困难。而且视觉伺服需要进行多轮迭代，每一轮都需要进行图像识别和运算，这样抓取物体的效率较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种高精度二维摄像头与机器人手眼标定的方法及系统，可以利用高分辨率2D摄像头高精度地识别待抓取物的位置和法向量，从而解决3D摄像头精度不足以及2D视觉伺服速度低的问题，因此适用于高精度地物体分拣。

本申请第一方面提供了一种高精度二维摄像头与机器人手眼标定的方法，该方法包括：获取棋盘格标定板的RGB图像，并获取棋盘格的对角点在所述RGB图像中的位置；当所述RGB图像中的棋盘格平面与相机平面平行时，获取所述对角点在机器基座坐标系中的位置；识别待抓取物体相对于相机坐标系的中心和法向量；以所述对角点在RGB图像中的位置为第一基向量，并基于所述第一基向量获取待抓取物体坐标中心点和法向量的比例；以所述对角点在基座坐标系的位置为第二基向量，并根据所述第二基向量、所述基于所述第一基向量的所述待抓取物体坐标中心点和法向量的比例，确定所述待抓取物体基于所述第二基向量的中心点和法向量；根据所述待抓取物体基于所述第二基向量的中心点和法向量对所述待抓取物体进行抓取。本方案可以根据待抓取物体基于第二基向量的中心点和法向量重建出待抓取物体的具体位置，相当于根据二维视觉构建了物体在三维空间中的坐标。这样抓取可以提高对物体抓取精度。同时，无需多轮迭代，可以提高抓取效率。

可选的，结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述获取对角点在机器人基座坐标系中的位置之前，所述方法还包括：根据所述棋盘格对角点和所述棋盘格平面对所述相机平面进行矫正，使得所述棋盘格平面与相机平面平行。当棋盘格平面与相机平面平行时，可以提高抓取物体的准确率。