[发明专利]机器人运动视觉系统的自动手眼标定系统与方法

权利要求书

1.一种系统，用于执行与机器人操作器一起操作的视觉系统的手眼标定，所述机器人操作器用于提供标定对象和视觉系统相机的视场之间的相对运动，所述视觉系统相机定义一光轴，包括：

预标定处理，在所述视场中执行三点标定，并计算从所述机器人操作器的坐标空间到所述视觉系统相机的所获取图像的坐标空间的粗略转换，并且基于所述粗略转换，在多个适于执行手眼标定的各个位置上计算所述标定对象上的特征的空间点；以及

手眼标定模块，使用所述空间点执行手眼标定；

其中所述机器人操作器在所述标定对象和所述视场之间引起悬臂效应，其中所述机器人操作器和所述标定对象中的至少一个基于所述机器人操作器和所述标定对象相对于彼此旋转时的运动以不同速率从所述光轴偏移；以及所述预标定处理被布置成补偿所述悬臂效应，并计算空间位置，以将所述标定对象保持在所述视场内。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述粗略转换是基于所述机器人操作器的一组迭代运动，以及对所述空间点之间的机器人运动步长的调整来进行计算，以将所述标定对象的特征保持在所述视场内，并提供所述空间点之间的最小间隔距离。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，

所述空间点部分地基于可选用户输入进行选择。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述视觉系统相机相对于所述机器人操作器安装，并与所述机器人操作器一起移动。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，

所述机器人操作器包括多轴机器人和运动台中的一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述标定对象相对于所述机器人操作器安装，并与所述机器人操作器一起移动。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，

所述机器人操作器包括多轴机器人和运动台中的一个。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述手眼标定是在一系列运动步长中执行，所述运动步长分别定义了其间的运动步长大小，并且其中，所述运动步长大小是基于(a)所述视觉系统相机的所获取图像像素的大小和(b)所述视觉系统相机的所述视场的大小中的至少一个，所述视场的大小是根据直到当前运动步长为止所获取的所述标定对象的图像中的至少一个来确定。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，

基于(a)三步运动处理和(b)由所述机器人操作器的一组迭代运动以及对所述空间点之间的机器人运动步长的调整中的至少一个来计算所述粗略转换，以将所述标定对象的特征保持在所述视场内，并提供所述空间点之间的最小间隔距离。

10.一种方法，用于相对于视觉系统相机的机器人操作器的手眼标定，所述视觉系统相机定义一光轴，包括以下步骤：

提供标定目标和所述视觉系统相机的视场之间的相对运动，并执行在所述机器人操作器的坐标空间和所述视觉系统的坐标空间之间产生粗略转换的预标定处理；

移动到来自所述预标定处理的结果的多个位置并在每个所述位置获取图像；

在所述图像中定位标定对象的特征；以及

计算从所述机器人的坐标空间到所述视觉系统相机的坐标空间的手眼标定转换；

其中所述机器人操作器在所述标定对象和所述视场之间引起悬臂效应，其中所述机器人操作器和所述标定对象中的至少一个基于所述机器人操作器和所述标定对象相对于彼此旋转时的运动以不同速率从所述光轴偏移；以及所述预标定处理被布置成补偿所述悬臂效应，并计算空间位置，以将所述标定对象保持在所述视场内。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，

所述粗略转换是基于所述机器人操作器的一组迭代运动和对所述空间点之间的机器人运动步长的调整来生成，以将所述标定对象的特征保持在所述视场内，并提供所述空间点之间的最小间隔距离。