CN210850270U - 基于四目立体视觉的机械臂标定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于四目立体视觉的机械臂标定系统，包括机械臂、机械臂控制箱、计算机，所述机械臂控制箱与所述计算机连接，所述机械臂控制箱控制所述机械臂的运动，还包括：两台双目摄像机，两台双目摄像机分布在所述机械臂前方和侧方，对机械臂进行实时拍摄，所述双目摄像机与所述计算机连接；标定板，其用于标定所述双目摄像机，构建机械臂标定系统的世界坐标系；若干标记点，若干标记点分别固定于所述机械臂末端及其各个关节。本实用新型具有有效提高机械臂末端绝对定位精度的有益效果。

Description

基于四目立体视觉的机械臂标定系统

技术领域

本实用新型涉及机械臂控制领域。更具体地说，本实用新型涉及一种基于四目立体视觉的机械臂标定系统。

背景技术

随着机械臂技术的智能化发展，国内外机械臂企业开始注重工业领域以外的应用，桌面机械臂产业已经形成后起之势。小型化的桌面机械臂具有重量轻、体积小、操作性好，易于开发等优点，避免了大型工业机械臂的笨重和危险，目前已成功应用于医疗、教育、食品加工等行业领域，但是这类机械臂大都是由国外生产研发的，价格非常昂贵，难以普及和推广。国内生产的消费级桌面机械臂虽然价格便宜，但经常存在定位精度不高，出厂前的标定精度低，这些都限制了其开发与应用范围，只有解决了这一关键问题才能全方位普及和应用，才能更好的为消费者服务。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种基于四目立体视觉的机械臂标定系统，具有提高机械臂末端绝对定位精度的有益效果。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种基于四目立体视觉的机械臂标定系统，包括机械臂、机械臂控制箱、计算机，所述机械臂控制箱与所述计算机连接，所述机械臂控制箱控制所述机械臂的运动，还包括：

两台双目摄像机，两台双目摄像机分别分布在所述机械臂(1)的前方和侧方，所述双目摄像机与所述计算机连接，所述双目摄像机对所述机械臂进行实时拍摄；

标定板，其用于标定所述双目摄像机，构建机械臂标定系统的世界坐标系；

若干标记点，若干标记点分别固定于所述机械臂末端及其各个关节。

优选的是，所述标记点为银色反光的小球。

优选的是，所述小球的直径为15～25mm。

优选的是，所述标定板为黑白棋盘格。

优选的是，所述标定板的长度为297mm、宽度为210mm。

优选的是，所述计算机中包括摄像机控制模块、数据处理模块、机械臂标定模块、机械臂控制模块；

所述摄像机控制模块用于控制两台双目摄像机的同步拍摄、标定所述双目摄像机以及设置机械臂标定系统的世界坐标系；

所述数据处理模块用于接收所述双目摄像机传输的图像数据，通过对图像数据处理识别和测量所述机械臂上的标记点，最后通过世界坐标系和机械臂坐标系的转换，计算得到机械臂末端标记点的三维坐标以及各关节的角度；

所述机械臂标定模块用于对所述机械臂进行运动学参数标定，并将结果发送至所述机械臂控制模块，完成零点修正；

所述机械臂控制模块用于对所述机械臂进行路径规划与运动控制。

本实用新型至少包括以下有益效果：机械臂标定系统的成本低、操作简便，能够为快速完成机械臂几何参数标定与零点修正提供装置基础，有效提高机械臂末端绝对定位精度，易于在桌面机械臂以及串联型机械臂的标定中推广应用。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型其中一个技术方案的机械臂标定系统的结构示意图；

图2为本实用新型其中一个技术方案的计算机模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型提供一种种基于四目立体视觉的机械臂标定系统，包括机械臂1、机械臂控制箱2、计算机3，所述机械臂控制箱2与所述计算机3连接，所述机械臂控制箱2控制所述机械臂1的运动，所述机械臂控制箱2驱动机械臂1运动，所述计算机3包括计算机主机、显示器以及运行于计算机主机的控制软件，所述机械臂标定系统还包括：

两台双目摄像机4，两台双目摄像机4分别分布在所述机械臂(1)的前方和侧方，所述双目摄像机4与所述计算机3连接，所述双目摄像机4实时对固定于机械臂1进行拍摄，并将图像数据传输至计算机3，计算机3中的软件对拍摄的机械臂1上的标记点进行识别；

标定板，其用于标定所述双目摄像机4，构建机械臂标定系统的世界坐标系；

若干标记点5，若干标记点5分别固定于所述机械臂1末端及其各个关节，在双目摄像机4拍摄机械臂1上传至计算机3后，便于计算机3中的软件对机械臂1末端和关节处的标记点5进行识别，便于获取机械臂1关节处的角度和机械臂1末端的坐标位置。

在另外一种技术方案中，所述标记点5为银色反光的小球，取材方便。

在另外一种技术方案中，所述小球的直径为15～25mm，双目摄像机4便于识别。

在另外一种技术方案中，所述标定板为黑白棋盘格，成本较低。

在另外一种技术方案中，所述标记板标定板的长度为297mm、宽度为210mm，标定板大小适于所述双目摄像机的拍摄视野区域。

在另外一种技术方案中，如图2所示，所述计算机3中包括摄像机控制模块、数据处理模块、机械臂标定模块、机械臂控制模块；便于对机械臂的运动进行控制，利于处理双目摄像机上传的图像数据，以及完成机械臂标定过程；

所述摄像机控制模块用于控制两台双目摄像机的同步拍摄、标定所述双目摄像机以及设置机械臂标定系统的世界坐标系；

所述数据处理模块用于接收所述双目摄像机传输的图像数据，通过对图像数据处理识别和测量所述机械臂上的若干标记点，最后通过世界坐标系和机械臂坐标系的转换，计算得到机械臂末端标记点的三维坐标以及各关节的角度；

所述机械臂标定模块用于对所述机械臂进行运动学参数标定，并将结果发送至所述机械臂控制模块，完成零点修正；

所述机械臂控制模块用于对所述机械臂进行路径规划与运动控制。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，包括机械臂(1)、机械臂控制箱(2)、计算机(3)，所述机械臂控制箱(2)与所述计算机(3)连接，所述机械臂控制箱(2)控制所述机械臂(1)的运动，还包括：

两台双目摄像机(4)，两台双目摄像机(4)分别分布在所述机械臂(1)的前方和侧方，所述双目摄像机(4)与所述计算机(3)连接，所述双目摄像机(4)对所述机械臂(1)进行实时拍摄；

标定板，其用于标定所述双目摄像机(4)，构建机械臂标定系统的世界坐标系；

若干标记点(5)，若干标记点(5)分别固定于所述机械臂(1)末端及其各个关节。

2.如权利要求1所述的基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，所述标记点(5)为银色反光的小球。

3.如权利要求2所述的基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，所述小球的直径为15～25mm。

4.如权利要求1所述的基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，所述标定板为黑白棋盘格。

5.如权利要求1所述的基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，所述标定板的长度为297mm、宽度为210mm。

6.如权利要求1所述的基于四目立体视觉的机械臂标定系统，其特征在于，所述计算机(3)中包括摄像机控制模块、数据处理模块、机械臂标定模块、机械臂控制模块；

所述摄像机控制模块用于控制两台双目摄像机的同步拍摄、标定所述双目摄像机以及设置机械臂标定系统的世界坐标系；

所述数据处理模块用于接收所述双目摄像机传输的图像数据，通过对图像数据处理识别和测量所述机械臂上的标记点，最后通过世界坐标系和机械臂坐标系的转换，计算得到机械臂末端标记点的三维坐标以及各关节的角度；

所述机械臂标定模块用于对所述机械臂进行运动学参数标定，并将结果发送至所述机械臂控制模块，完成零点修正；

所述机械臂控制模块用于对所述机械臂进行路径规划与运动控制。

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