[发明专利]一种用于刚体坐标系空间变换标定的汇聚式双目系统

说明书

一种用于刚体坐标系空间变换标定的汇聚式双目系统，属于刚体坐标系空间变换定位技术领域。本发明解决了现有刚性差的工具在进行标系空间变换标定时，仍然存在标定速度慢、准确性差的问题。本发明主要采用汇聚式双目系统，两个相机以光轴相交形式放置，调整两个相机的相对位姿可以灵活地改变相交视觉空间的大小，以适应不同刚体的尺寸和标定分辨率需求，通过相关的相机标定技术，建立相机空间坐标系，通过一定的图像处理算法可以精确表示放入相交视觉测量空间的任意一点的相机空间坐标，控制刚体进行一定步骤的平移运动和旋转运动即可建立与刚体相关联的关键点坐标系在已知坐标系中的位姿。本发明适用于对刚体的位置姿态进行标定。

技术领域

本发明属于刚体坐标系空间变换定位技术领域，具体涉及一种用于刚体坐标系空间变换标定的汇聚式双目系统。

背景技术

刚体坐标系空间变换是刚体运动学的基础，在机器人领域，刚体坐标系空间变换的准确与否直接影响机器人的工作性能，由于机械制造与装配的误差导致设计尺寸与实际尺寸不符，因此机器人在投入使用前必须进行运动学标定，通常生产厂家会使用激光跟踪仪通过规范的步骤和稳健的算法计算出实际的关键尺寸，以保证机器人的性能，但是用户所使用的末端工具千差万别，如何经济快速地标定末端工具的关键点与机器人末端法兰中心的坐标转换关系一直以来没有较为通用的解决方案。在手术机器人导航领域，红外光学导航是最为普遍的技术，但是红外光学导航系统一般只能精准跟踪生产厂家提供的标准工具，因而使用过程中通常是将标准工具固连在实际使用的工具上，对于形状简单刚性较好的工具，一些厂家提出了方便快捷的主点旋转校准法实现标准工具坐标系与实际使用工具关键点坐标系之间的精确转换，但是对于形状复杂，刚性较差的工具仍然存在标定速度慢、准确性差的问题。

发明内容

本发明是为了现有刚性差的工具在进行标系空间变换标定时，仍然存在标定速度慢、准确性差的问题。提出了一种用于刚体坐标系空间变换标定的汇聚式双目系统。

本发明所述的一种用于刚体坐标系空间变换标定的汇聚式双目系统，该系统包括相机a1、两个平面光源2、两个光源固定板3、十字调整台a、十字调整台b、相机b5、基座8和上位机9；

十字调整台a包括纵向滑台a10和横向滑台a11；横向滑台a11设置在纵向滑台a10的上侧，所述横向滑台a11的滑动方向与纵向滑台a10的滑动方向垂直；

十字调整台b包括横向滑台b6和纵向滑台b7；横向滑台b6设置在纵向滑台b7上，所述横向滑台b6的滑动方向与纵向滑台b7的滑动方向垂直；

十字调整台a、十字调整台b和两个光源固定板3均固定在基座8的上表面，围成视觉测量空间；所述视觉测量空间用于放置待标定刚体；

纵向滑台a10的滑动方向与纵向滑台b7的滑动方向垂直；

横向滑台a11的滑动方向与横向滑台b6的滑动方向垂直；

两个光源固定板3相邻设置，所述两个光源固定板3均固定有平面光源2；

纵向滑台a10和纵向滑台b7的滑动方向分别与两个光源固定板3垂直；

横向滑台a11上固定有相机a1，所述相机a1的拍摄面与一个平面光源相对；

横向滑台b6上固定有相机b5，所述相机b5的拍摄面与另一个平面光源相对；相机b5和相机a1用于对视觉测量空间内待标定刚体进行图像采集；

相机b5和相机a1分别将采集的待标定刚体的图像上传至上位机9；

采用四个电机一一对应控制横向滑台b6、纵向滑台b7、纵向滑台a10和横向滑台a11；