[发明专利]一种机器人视觉系统快速标定方法

说明书

本发明公开一种机器人视觉系统快速标定方法，所述机器人视觉系统包括机器人、工作平台、CCD摄像机和计算机，其中，计算机用于控制CCD摄像机采集工作平台的图像数据，计算机还能够控制机器人的移动；所述方法包括如下步骤：步骤1，将CCD摄像机安装在工作平台上，使得工件放置在工作平台上时，工件的局部位于CCD摄像机的视场区域内，以摄像机坐标系的坐标采集工件的特征坐标点；步骤2，利用opencv编写畸变矫正算法，对CCD摄像机进行快速畸变矫正；步骤3，对摄像机坐标系与机器人世界坐标系和实际尺寸的比例关系进行标定；步骤4，对整个工作平台的用户坐标系原点进行标定。此种标定方法成本低，安装方便，标定快速，易于实现。

技术领域

本发明属于机器视觉系统的标定领域，特别涉及一种摄像机固定的机器人视觉系统的标定方法。

背景技术

标定是每一台视觉设备都必不可少的步骤，现在越来越多的自动化设备开始使用机器视觉，标定的精度和快慢直接影响企业的生产效率。现在较多的方法是使用早期的棋盘格标定程序直接进行标定摄像机，而机器人和摄像机的标定多利用标定工具的辅助，现在较多的是将摄像机安装在机器人手臂的末端，利用标定工具进行手眼标定也有较快的速度，但由于一些工作的需要，不适合将CCD摄像机固定在机器人的末端，对于固定式CCD的机器人视觉系统有以下几个缺陷：

(1)摄像机内参和畸变矩阵获取速度慢，对于CCD摄像机的标定目前多数使用棋盘格标定程序来标定，不同的摄像机、不同的安装距离和镜头焦距都会产生不同的畸变，所以往往在设备安装好之后会进行一次摄像机畸变矩阵的获取，用来在以后工作时取像之后的矫正，利用摄像机内参和畸变矩阵矫正图像的速度往往很快，但是在获取畸变矩阵时的效率很低，在这上面会浪费安装调试人员大量的时间；

(2)检测大型工件精度低，对于CCD检测大型工件常固定在能够将工件完全放在视场内的位置，由于摄像机和工件的距离太远，导致CCD摄像机的畸变对检测精度的影响加大，并且由于摄像机像素的限制导致图像的特征模糊不清；

(3)机器人与摄像机的坐标系对应关系和比例转换常常通过机器人对特殊标定工具的示教来完成，这样就需要精度较高的工件复杂的过程和较长的时间来做这项工作，降低效率。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种机器人视觉系统快速标定方法，其成本低，安装方便，标定快速，易于实现。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种机器人视觉系统快速标定方法，所述机器人视觉系统包括机器人、工作平台、CCD摄像机和计算机，其中，计算机用于控制CCD摄像机采集工作平台的图像数据，计算机还能够控制机器人的移动；所述方法包括如下步骤：

步骤1，将CCD摄像机安装在工作平台上，使得工件放置在工作平台上时，工件的局部位于CCD摄像机的视场区域内，以摄像机坐标系的坐标采集工件的特征坐标点；

步骤2，利用opencv编写畸变矫正算法，对CCD摄像机进行快速畸变矫正；

步骤3，对摄像机坐标系与机器人世界坐标系和实际尺寸的比例关系进行标定；

步骤4，对整个工作平台的用户坐标系原点进行标定。

上述步骤1中，采集工件的特征坐标点的方法是：CCD摄像机对其视场区域内工件的局部特征进行识别并提取该特征的坐标，同时检测工件在工作平台上放置的姿态，依据工件图纸采集工件内部特征之间的坐标关系，计算需要的特征坐标与检测到的特征坐标之间的横纵坐标的差值，从而得到所需要的特征坐标点。

上述步骤2中，畸变矫正算法的具体内容是：

(1)通过移动或旋转棋盘格，CCD摄像机采集获取N张不同角度包含有整个棋盘格的图像；

(2)预设棋盘格的内焦点行数和列数，行数和列数不能相同；