CN215037637U - 一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业自动化与机器视觉技术领域，具体涉及一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置。1.括靶标板、连接件和末端转接件；其中，靶标板为十字型的平板，其正面和反面设有圆环靶标，圆环靶标的圆心设有靶心圆点；靶标板的尾端通过L型a类连接板与连接件前端固定相连，连接件的后端通过L型b类连接板与末端转接件的前端固定相连；末端转接件的尾端为弧形，弧形结构处设有安装通孔，与机械臂通过螺栓固定。本实用新型安装于机器人手臂末端对工业相机进行外参标定的装置，同步实现机器人手眼标定，方便工业相机外参标定操作，减小工业相机外参标定人为误差，提高工业相机外参标定准确度。
Description
技术领域：
本实用新型属于工业自动化与机器视觉技术领域，具体涉及一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置。
背景技术：
工业相机是机器视觉、摄影测量系统中常用的图像采集传感器，广泛应用于自动化生产场景，用于工件的识别检测及视觉量测等方面，例如：机器人喷涂、机器人焊接等场景的工件特征识别、视觉定位应用。
工业相机的参数标定分为内参标定与外参标定。在机器视觉、摄影测量领域当中，工业相机的参数标定是非常重要的，参数标定准确与否决定了机器视觉和摄影测量的精确程度。目前，工业相机的参数标定主要使用棋盘格标定板和圆形阵列标定板进行标定。常用的标定方法是单标定板多角度标定的方法，通过拍摄标定板在目标测量位置的多角度的多幅图像，利用图像建立投射投影方程，进而联立求解方程，从而得到工业相机的参数值。
传统标定方式在获取多角度多幅图像的过程中，需要人工不停地调节标定板的角度，拍摄过程中标定板容易晃动，并且由于某些特定场景限制标定板不一定能到达预期标定姿态或位置。特别是在自动化场景下的视觉定位应用中工业相机的外参标定，由于工作场景的复杂性，并且需要通过测量标定板中图形靶心的空间坐标来确定各个相机的空间相对位姿，对传统标定方式的准确性造成了极大的困难。
实用新型内容：
本实用新型要解决的技术问题是传统标定方式在获取多角度多幅图像的过程中，需要人工不停地调节标定板的角度，拍摄过程中标定板容易晃动，并且由于某些特定场景限制标定板不一定能到达预期标定姿态或位置。
为解决上述问题，本实用新型提供一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，安装于机器人手臂末端对工业相机进行外参标定的装置，同步实现机器人手眼标定，方便工业相机外参标定操作，减小工业相机外参标定人为误差，提高工业相机外参标定准确度。
为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，包括靶标板、连接件和末端转接件；其中，靶标板为十字型的平板，其正面和反面设有圆环靶标，圆环靶标的圆心设有靶心圆点；靶标板的尾端通过L型a类连接板与连接件前端固定相连，连接件的后端通过L型b类连接板与末端转接件的前端固定相连；末端转接件的尾端为弧形，弧形结构处设有安装通孔，与机械臂通过螺栓固定。
进一步的，L型a类连接板和L型b类连接板的两端各设有两个通孔，通孔通过螺栓与相应部件连接。
进一步的，连接件为圆盘状结构。
进一步的，连接件的一端设有水平的槽口、另一端设有垂直的槽口，分别与靶标板和末端转接件相连；连接件的两端设有通孔，分别与L型a类连接板和L型b类连接板相连。
进一步的，圆环靶标主体双面均为黑色同心圆环状，呈十字分布，圆度高，利于算法在图像中精准提取拟合圆心，同时圆心处印有靶心圆点，方便人工手动选取与验证。
进一步的，L型b类连接板与末端转接件与靶标板垂直设置。
本实用新型用于工业机器人引导的相机外参标定装置，主要应用于自动化场景下工业机器人视觉引导，利用工业机器人辅助工业相机外参标定。在工业生产中，工业机器人的应用非常广泛，相关技术也很成熟，工业机器人具有高精确性、高灵活性、高稳定性的特点。自动化应用场景中。工件测量区域往往与工业机器人的工作范围重合，在此区域内使用本发明装置，可获得多角度、全方位、高质量的外参标定图像。
本实用新型的有益效果为：
(1)该相机外参标定装置质量较轻、结构稳定、安装方便且稳固，为外参靶标图像获取提供了稳定的拍摄环境；
(2)该相机外参标定装置安装固定于机械臂末端，工业机器人控制精准、灵活、稳定，可以通过控制机械臂来改变标定装置的位姿，简单快捷地到达预期位置并进行姿态优选调整。该装置可减少传统标定方法中多次人工摆放、调整、安装的工作量和工作时间，并且能够避免操作过程中带来的人工操作误差，更加快速方便地获得多角度、多方位、优质的外参标定图像。
(3)该相机外参标定装置可通过外形结构和靶心的标定，根据靶心与机械臂末端(机器人tool0位置)的相对空间位置关系，将相机坐标系与机器人坐标系进行关联。此过程在相机外参标定过程中即可同步开展，通过一次外部测量即可实现相机外参标定和相机坐标系与机器人坐标系的转换关系求解，避免了两次测量实现，更加高效快捷。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的结构爆炸图；
图3是本实用新型的圆环靶标示意图；
图4是本实用新型的安装应用图；
图5是本实用新型的装置与机械臂装配示意图；
图6是本实用新型的装置靶心标定图。
图中，靶标板1、圆环靶标2、L型a类连接板3、连接件4、L型b类连接板5、末端转接件6。
具体实施方式：
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1：
如图1和图2所示，一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，包括靶标板1、连接件4和末端转接件6；其中，靶标板1为十字型的平板，其正面和反面设有圆环靶标2，圆环靶标的圆心设有靶心圆点；靶标板1的尾端通过L型a类连接板3与连接件4前端固定相连，连接件4的后端通过L型b类连接板5与末端转接件6的前端固定相连；末端转接件6的尾端为弧形，弧形结构处设有安装通孔，与机械臂通过螺栓固定。末端转接件将整个相机外参标定装置与机械臂末端(机器人tool0位置)安装固定，半环形结构留有安装孔，通过螺栓固定将该装置与机械臂末端装配，此安装方式不需要拆卸机械臂末端工具。工业机器人品牌、型号不同，转接件的安装孔不同。该相机外参标定装置材质坚固、结构稳定，可对其结构特征和各靶心的空间相对位置进行精确标定。该装置与机械臂末端(机器人tool0位置)精确装配后，可将靶心空间坐标同步纳入到机器人坐标系中，从而将相机坐标系与机器人坐标系关联。
L型a类连接板3和L型b类连接板5的两端各设有两个通孔，通孔通过螺栓与相应部件(靶标板或连接件)连接。
连接件为圆盘状结构。
连接件4的一端设有水平的槽口、另一端设有垂直的槽口，分别与靶标板1和末端转接件6相连；连接件4的两端设有通孔，分别与L型a类连接板3和L型b类连接板5相连。连接件用于连接靶标板与末端转接件，将靶标板与末端转接件分别插入连接件槽口，再将L型连接件分别通过螺栓紧固于各自两侧。连接件可根据工况需求定制，改变靶标板与末端转接件所成角度。
如图3所示，圆形靶标主体为黑色圆环状，圆度高，圆心处印有靶心圆点。
实施例2：
L型b类连接板5与末端转接件6与靶标板1垂直设置。
其余均与实施例1相同。
在视觉定位大场景应用下，以ABB IRB-5400机器人为例，进行工业相机的外参标定，其操作步骤如下：
首先，对标定装置进行自身特征的测量与标定，由于加工误差及安装误差，需要对装置进行靶心标定，利用激光追踪仪根据装置末端转接板的特征拟合出工具坐标系原点O’坐标(注意区分哪面与机械臂末端接触)，如图6所示，O’点应当与tool0点重合，再将装置上的各个靶标的靶心与O’点的空间相对位置标定出来。
然后，将标定装置按正确顺序安装在机械臂末端并确认固定好，如图4-图5所示，标定装置待有靶标图案的靶面朝向相机视场，螺栓固定装置稳固。
移动机械臂至工业相机外参标定区域，调整机械臂姿态，使靶标面处于外参标定的理想位姿，当机器人末端手臂停稳后，工业相机拍摄图片，然后利用激光追踪仪测量各靶标靶心的空间坐标，并且保存当前机器人控制器中给出的tool0坐标，如此，获取多组相机足够数量的外参标定图像和所需点位坐标数据。
最后利用所获取图像信息、靶标点位置信息与机器人坐标信息进行工业相机的外参标定。
Claims (6)
1.一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：包括靶标板、连接件和末端转接件；其中，靶标板为十字型的平板，其正面和反面设有圆环靶标，圆环靶标的圆心设有靶心圆点；靶标板的尾端通过L型a类连接板与连接件前端固定相连，连接件的后端通过L型b类连接板与末端转接件的前端固定相连；末端转接件的尾端为弧形，弧形结构处设有安装通孔，与机械臂通过螺栓固定。
2.如权利要求1所述的用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：L型a类连接板和L型b类连接板的两端各设有两个通孔，通孔通过螺栓与相应部件连接。
3.如权利要求1所述的用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：连接件为圆盘状结构。
4.如权利要求1所述的用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：连接件的一端设有水平的槽口、另一端设有垂直的槽口，分别与靶标板和末端转接件相连；连接件的两端设有通孔，分别与L型a类连接板和L型b类连接板相连。
5.如权利要求1所述的用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：圆环靶标主体双面均为黑色同心圆环状，呈十字分布，圆度高，圆心处印有靶心圆点。
6.如权利要求1所述的用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置，其特征在于：L型b类连接板与末端转接件与靶标板垂直设置。
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| CN202120555130.7U CN215037637U (zh) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | 一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置 |
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Publications (1)
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| CN202120555130.7U Active CN215037637U (zh) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | 一种用于工业机器人视觉引导的相机外参标定装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN215037637U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114454169A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 河南埃尔森智能科技有限公司 | 机械臂和工业相机的手眼标定装置 |
| WO2023226403A1 (zh) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | 华为技术有限公司 | 标定板以及标定控制设备 |
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2021
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