[发明专利]一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法

权利要求书

1.一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，包括：

步骤一、初始化多线结构光焊缝跟踪传感器，使激光器的多条结构光平行于摄像机拍摄边框的上下边，且使多条结构光位于拍摄图像中间；

步骤二、调整焊缝跟踪传感器与棋盘格标定板之间的位置关系，获取n组标定图像；每组标定图像均包括一个带有结构光的棋盘格标定板图像和一个不带有结构光的棋盘格标定板图像；其中，n为大于或等于2的整数；

步骤三、利用张氏标定法对不带有结构光的棋盘格标定板图像进行标定，计算出相机的内参矩阵和外参矩阵；

步骤四、在带有结构光的棋盘格标定板图像中的结构光线上进行采样，并利用相机的内参矩阵和外参矩阵，求解采样点的空间坐标；

步骤五、利用所述采样点的空间坐标建立迭代模型，利用迭代模型求解激光器内参与外参矩阵,实现对多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定。

2.根据权利要求1所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，步骤二中，调整焊缝跟踪传感器与棋盘格标定板之间的位置关系，获取n组标定图像的具体方法为：

步骤二一、调整焊缝跟踪传感器与棋盘格标定板之间的距离，使棋盘格标定板整体位于相机拍摄图像内,打开激光器，控制相机拍摄带有结构光的棋盘格标定板图像，获取一张带有结构光的棋盘格标定板图像；

步骤二二、关闭激光器，控制相机拍摄不带有结构光的棋盘格标定板图像；获取一张不带有结构光的棋盘格标定板图像；将带有结构光的棋盘格标定板图像和不带有结构光的棋盘格标定板图像作为一组标定图像；

步骤二三、调整焊缝跟踪传感器的位姿，返回执行步骤二一，直至获取n组标定图像。

3.根据权利要求1或2所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，步骤三、利用张氏标定法对不带有结构光的棋盘格标定板图像进行标定，计算出相机的内参矩阵和外参矩阵的具体方法为：

选取n组标定图像中不带有结构光的棋盘格标定板图像使用张氏标定法进行标定，计算相机的内参矩阵和每张图像对应的外参矩阵；

所述相机的内参矩阵为：

其中，kx和ky为不带有结构光的棋盘格标定板图像中x轴和y轴的比例系数，u0和v0为相机原点在不带有结构光的棋盘格标定板图像x轴和y轴上的坐标；

相机的外参矩阵为：

其中，为三行三列的空间旋转矩阵,表示相机与棋盘格标定板的姿态旋转关系，t_C为三行一列的空间平移矩阵，表示相机与棋盘格标定板在空间三个维度上的距离。

4.根据权利要求3所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，步骤四中，在带有结构光的棋盘格标定板图像中结构光线上进行采样，并求解采样点空间坐标的具体方法为：

步骤四一、根据相机内参矩阵和外参矩阵，建立图像坐标系到相机坐标系的转换方程；

步骤四二、在带有结构光的棋盘格标定板图像中的结构光线上进行采样，利用所述转换方程，求解采样点的空间坐标。

5.根据权利要求4所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，步骤四二中，求解采样点的空间坐标的具体方法为：

步骤四二一、提取n组标定图像中带有结构光的棋盘格标定板图像的三条结构光的所有光心坐标作为采样点；

步骤四二二、将所述采样点代入图像坐标系到相机坐标系的转换方程，获得所有采样点的空间坐标。

6.根据权利要求4所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，其特征在于，步骤四二二中，相机坐标系的转换方程为：

相机坐标系中z轴方向上的点与相机透镜中心的距离zc：

其中，u和v是分别表示点在图像坐标系中的横、纵坐标，其中px，py，pz分别为棋盘格标定板原点与相机透镜中心在x,y,z轴方向上的距离，ax、ay、az为空间旋转矩阵第三列的三个元素，代表棋盘格坐标系经过旋转后z轴在原坐标系x,y,z轴上的投影值；

相机坐标系中x轴方向上的点与相机透镜中心的距离xc：

相机坐标系中y轴方向上的点与相机透镜中心的距离yc：