[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

说明书

一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，涉及仪器或设备校准领域。解决了现有机器人的焊缝跟踪传感器中相机和激光器安装位置参数无法准确标定，影响测量结果的问题。它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；计算出相机的内参矩阵和外参矩阵；求解采样点的空间坐标；利用所述采样点的空间坐标，建立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。本发明适用于多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定。

技术领域

本发明涉及仪器或设备校准领域。

背景技术

焊缝跟踪传感器由多线激光器和相机组成，传感器在组装阶段，去确定相机的成像模型、激光器的结构光模型、激光器和相机的相对位置关系是很重要的。相机和拍摄物体的相对位置关系由一个矩阵表示，是相机的外参，是未知量。相机的成像模型由另外一个矩阵表示，是相机内参，是未知量；结构光模型通过激光面之间的夹角表示，是激光器内参，通常激光器出厂时已经给出此参数的理论值，但实际值存在微小偏差，所以我们仍然认为其是未知量。激光器和相机的位置关系，通过一个位姿变换矩阵表示，它是激光器外参，并且不易直接测量，也是未知量。如果传感器在组装阶段，不能确定上述内参和外参，传感器后续数据处理的准确性将产生不可预测的影响。

现有焊缝跟踪传感器的各个装配零件按照设计的位置安装，但由于安装误差的存在,不能保证激光器和相机的安装位置准确标定。

发明内容

本发明目的是为了解决现有机器人的焊缝跟踪传感器中相机和激光器安装位置参数无法准确标定，影响测量结果的问题，提出了一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法。

本发明所述的一种多线结构光焊缝跟踪传感器的参数标定方法，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。

进一步地，本发明中，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。

进一步地，本发明中，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：