TWI699264B - 視覺導引機器手臂校正方法 - Google Patents

Abstract

一種視覺導引機器手臂校正方法，係用在一機器手臂，其運用步驟A)操作條件設定：B)放置校正標的：C)移動作業工具中心點：D)移動影像感測器：E)定位記號影像分析：F)影像與真實距離的校正：G)      計算影像校正資料：H) 計算影像感測器座標系補償量。讓本發明提供之視覺導引機器手臂校正方法，不限於特定校正標的，如點陣圖，而只需在校正標的內指定定位記號即可進行校正作業，可讓校正作業省時。此外，透過影像分析方式判斷座標位置，也可以且減少因人為判斷所產生的目視誤差。

Description

視覺導引機器手臂校正方法

本發明係與機器手臂校正有關，特別是指一種視覺導引機器手臂校正方法。

按，視覺導引機器手臂通常是指在機器手臂的末端效應器上增加一影像感測器，如电荷耦合影像感測器(Charge-coupled Device,CCD)，讓機器手臂多了眼腈似的，當影像感測器取得工件位置後，透過機器手臂控制器控制機器手臂將末端效應器移動至工件位置進行取物或放物的作業。

然而，上述取放工件作業要進行之前，必須先讓機器手臂藉由視覺導引機器手臂校正作業，讓控制器可以儲存末端效應器和影像感測器鏡頭之間的座標位置差。

在傳統視覺導引機器手臂系統校正技術中，所使用的校正標的為點陣圖。因為點陣圖為規律之圖形，沒有方向性，因此需由使用者依序決定在點陣圖上三個特徵點。接著，校正人員先控制機器手臂移動至適當高度，使相機可拍到完整之點陣圖影像，此位置即為影像校正點。使用者在影像處理軟體中的點陣圖影像上輸入上述三個特徵點之影像座標，並且輸入點陣圖中點與點之間在真實世界中的中心距離，透過影像處理軟體計算影像座標系至真實 世界座標系之座標系轉換關係，如此影像處理軟體中便定義了真實世界座標系X-Y。

在前述校正程序結束後，校正人員還要移動機器手臂，將機器手臂作業工具工作點依序移動至上述三個特徵點，並記錄工具工作點位在該特徵點之機器手臂座標值。當校正完成後，機器手臂控制器內部會根據上述機器手臂座標值自動計算並定義機器手臂之基底座標系。此時，機器手臂之基底座標系將會與影像處理軟體中真實世界座標系重合。因此，當影像處理軟體分析影像並經過轉換取得物件之真實世界座標，便可直接傳送給機器手臂進行作業，而不需透過額外之轉換。

然而，傳統視覺導引機器手臂校正技術因需要完全仰賴人力，使得程序費時且容易產生誤差。此外，作業工具工作點是否正確移動至各特徵點，也端賴校正人員目視確認，所以可能因校正人員不同而產生不同之校正結果產生目視誤差。

相關技術，如美國US6812665號專利公報，說明一種離線相對校準的方法，能夠依據機器手臂工具中心點(tool center point,TCP)與工件之間的誤差進行補償，創建精確的加工路徑。然而，機器手臂需事先了解標準工件的外形參數進行標準參數校正，上線操作時以力回饋或位移感測器獲得當前的工件與標準工件參數誤差進行補償。

美國US7019825號專利公報，說明一種由架設於機器手臂末端相機獲取至少兩張工件影像的手眼校正方法。手臂移動獲取至少兩張影像透過投影不變描述進行手臂與相機的旋轉及平移向量計算。然而，獲取至少兩張 以上的工件影像進行投影不變計算，拍攝工件需要限定有足夠邊緣資訊，否則轉換需進行最佳化計算費時及無法獲得良好結果。

還有美國US20050225278A1號專利公報提供一種測量系統，用於確定機器手臂的移動方式，使得工具中心點在光接收表面上的位置移動到光接收表面上的預定點，通過所確定的位置來移動機器人並儲存機器手臂位置，來確定工具中心點相對於機器人的工具安裝表面的位置。此種實施方式在影像校正的手法上，需將校正工具中心點位置由機器手臂帶動至對準圖像顯示之中心點位，做為共同座標系計算之基底。故在人員手動校點操作過程中是較煩瑣以及費時。

本發明之主要目的乃在於提供一種視覺導引機器手臂校正方法，其可讓校正作業省時且減少產生誤差。

緣是，依據本發明所提供之一種視覺導引機器手臂校正方法用在一機器手臂，該機器手臂具有一基座；該機器手臂末端具有一個法蘭面；該機器手臂電性連接一控制器，該控制器具有輸入資料、輸出資料、儲存資料、處理運算資料及顯示資料的功能；該控制器預先儲存一基底座標系和一法蘭座標系，該基底座標系，係由相互垂直的一X軸、一Y軸、一Z軸所構成的座標空間，該基底座標具有一基底座標原點；該機器手臂具有一個工作範圍；該法蘭座標系，係由相互垂直的一X1軸、一Y1軸、一Z1軸所構成的座標空間，該法蘭座標系具有一法蘭座標原點；一個作業工具安裝在該法蘭面；該作業工具具有一個作業工具中心點；該控制器設定一作業工具座標系，該作業工具座標系係由相互垂直的一X2軸、一Y2軸、一Z2軸所構成的座標空 間，該作業工具座標系具有一作業工具座標原點，該作業工具座標原點位在該作業工具中心點；一個影像感測器，安裝在該法蘭面，並且電性連接該控制器；該影像感測器內部具有一影像感測晶片，該影像感測晶片具有一影像感測平面；該控制器設定一影像感測器第一座標系，其係由相互垂直的一X3軸、一Y3軸、一Z3軸所構成的座標空間，該影像感測器第一座標系的該X3軸和該Y3軸構成的X3Y3平面需平行於該影像感測晶片的該影像感測平面；該影像感測器第一座標系具有一影像感測器第一座標原點；使用者能夠操作該控制器選擇該法蘭座標系、該作業工具座標系或該影像感測器第一座標系作為一當前座標系，該當前座標系表示目前正在使用的座標系；其特徵在於：A)操作條件設定：在該控制器設定在該基底座標系下的一校正高度、一第一校正座標點、一第二校正座標點、一第三校正座標點和一第四校正座標點；B)放置校正標的：放置一校正標的於該機器手臂的工作範圍之內；該校正標的具有一個定位記號；C)移動作業工具中心點：選擇該作業工具座標系為該當前座標系，操作該機器手臂移動該作業工具，使該作業工具中心點被移動至該定位記號上；該控制器儲存在該基底座標系下的一當前位置座標；D)移動影像感測器：選擇該影像感測器第一座標系為該當前座標系並且加入該校正高度；該控制器控制該機器手臂移動該影像感測器，使得該影像感測器第一座標原點被移動至一校正基準位置座標，該校正基準位置座標位在該定位記號上方，只有Z軸座標值相差為該校正高度；E)定位記號影像分析：該影像感測器擷取一定位影像，該定位影像是具有該定位記號的影像；該控制器透過一影像分析軟體在該定位影像設定一定位影像中心並且分析該定位影像；透過該影像分析軟體取得該定位影像中的定位記號相對於該定位影像中心的位置，而讓該控制器取得一定位記 號影像座標；F)影像與真實距離的校正：操作該機器手臂，移動該影像感測器，使得該影像感測器第一座標原點被移動至該第一至第四校正座標點；該影像感測器在該影像感測器第一座標原點被移動至該第一至第四校正座標點的時候，分別擷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由該控制器透過該影像分析軟體分析該第一影像、該第二影像、該第三影像和該第四影像，分別取得該定位記號在該第一至第四影像內的一第一校正影像座標、一第二校正影像座標、一第三校正影像座標和一第四校正影像座標；G)計算影像校正資料：已知在該基底座標系下的該第一至該第四校正座標點的座標值，以及該第一校正影像座標至該第四校正影像座標，可以計算得出一影像校正資料；透過該影像校正資料，可以瞭解影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係；H)計算影像感測器座標系補償量：利用該定位記號影像座標與該影像校正資料，計算一影像感測器第一座標系補償量，補償該影像感測器影像中位置與該作業工具位置的誤差。

藉由以上提供的方法，本發明提供之視覺導引機器手臂校正方法，其不限於特定校正標的，如點陣圖，而只需在校正標的內指定定位記號即可進行校正作業，可讓校正作業省時。此外，透過影像分析方式判斷座標位置，也可以且減少因人為判斷所產生的目視誤差。

值得一提的是，步驟A)中，該第一至第四校正座標點的Z軸分量都相同，位在相同高度。

此外，如申請專利範圍第1項所述之視覺導引機器手臂校正方法，其中：該校正座標點的數量需要四個以上。但是，愈多座標點用來校 正，則運算量愈大，運算時間愈多，運算成本增加，故要選擇適當的校正點數量，而在本實施例中是操作四點校正。

另外，步驟G)中，該影像校正資料的計算方法如下，已知該第一至第四校正座標點的座標分別為X _ri =[x _ri y _ri ] ^T ，i=1~4，而對應之該第一至第四校正影像座標為X _ci =[x _ci y _ci ] ^T ，i=1~4，分別以矩陣表示如下：

上述矩陣X _R 為該基底座標系下該第一至第四校正座標點所構成，而矩陣X _C 則為影像空間中該第一至第四校正影像座標所構成，以如下關係式表示：X _R =AX _c 矩陣A為兩平面座標系間之仿射變換矩陣(Affine transformation matrix)。透過計算矩陣X _c 之摩爾-彭若斯廣義逆矩陣X _c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可計算出矩陣A，即：A=X _R X _c ⁺廣義逆矩陣X _c ⁺可利用奇異值分解法(Singular Value Decomposition,SVD)進行求解，而矩陣A即為該影像校正資料，顯示影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係。

還可以在步驟H)中，將該影像感測器第一座標系補償量設定至該控制器，產生一感測器第二座標系。

10:機器手臂

11:基座

12:法蘭面

13:控制器

15:作業工具

17:影像感測器

171:影像感測晶片

171a:影像感測平面

18:校正標的

181:定位記號

P1:第一校正座標點

P2:第二校正座標點

P3:第三校正座標點

P4:第四校正座標點

Psp:當前位置座標

Pcp:校正基準位置座標

TCP:作業工具中心點

Xcs:定位記號影像座標

Xcl:第一校正影像座標

Xc2:第二校正影像座標

Xc3:第三校正影像座標

Xc4:第四校正影像座標

Zcal:校正高度

<基底座標系>

X:軸

Y:軸

Z:軸

<法蘭座標系>

X1:軸

Y1:軸

Z1:軸

<作業工具座標系>

X2:軸

Y2:軸

Z2:軸

<影像感測器第一座標系>

X3:軸

Y3:軸

Z3:軸

圖1係本發明較佳實施例之系統示意圖，顯示機器手臂。

圖2係本發明較佳實施例之校正標的示意圖。

圖3係本發明較佳實施例之流程方塊圖。

圖4係本發明較佳實施例之影像感測器擷取影像示意圖，顯示影像具有校 正標的、定位記號和影像中心。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中： 如圖1-4所示，本發明一較佳實施例所提供之一種視覺導引機器手臂校正方法，係用在一機器手臂10，該機器手臂為六軸機器手臂，該機器手臂10具有一基座11。該機器手臂10末端具有一個法蘭面12供連接物體。該機器手臂10電性連接一控制器13，該控制器13具有輸入資料、輸出資料、儲存資料、處理運算資料及顯示資料的功能。於該機器手臂10出廠時，該控制器13預先儲存一基底座標系和一法蘭座標系。該基底座標系，係由相互垂直的一X軸、一Y軸、一Z軸所構成的座標空間，該基底座標具有一基底座標原點，在本實施例中該原點位在基座11，但不以此為限，可以選擇在其他地方。該機器手臂10在該基底座標系下具有一個工作範圍。該法蘭座標系，係由相互垂直的一X1軸、一Y1軸、一Z1軸所構成的座標空間，該法蘭座標系 具有一法蘭座標原點，在本實施例中該法蘭座標原點位在該法蘭面12的幾何中心。該法蘭座標系與該基底座標系關係為x1,y1,z1,a1,b1,c1其中

x1：該法蘭座標系的X1軸向與該基底座標系的該X軸向的距離關係

y1：該法蘭座標系的Y1軸向與該基底座標系的該Y軸向的距離關係

z1：該法蘭座標系的Z1軸向與該基底座標系的該Z軸向的距離關係

a1：該法蘭座標系的X1軸向繞著該基底座標系的該X軸向的旋轉角度

b1：該法蘭座標系的Y1軸向繞著該基底座標系的該Y軸向的旋轉角度

c1：該法蘭座標系的Z1軸向繞著該基底座標系的該Z軸向的旋轉角度

一個作業工具15安裝在該法蘭面12，在本實施例中該作業工具15以吸盤舉例，但是不以此為限。該作業工具15具有一個作業工具中心點(tool center point,TCP)。使用者在該控制器13設定一作業工具座標系，該作業工具座標系係由相互垂直的一X2軸、一Y2軸、一Z2軸所構成的座標空間，該作業工具座標系具有一作業工具座標原點，該作業工具座標原點位在該作業工具中心點TCP。該作業工具座標系與法蘭座標系的關係為x2,y2,z2,a2,b2,c2，其中

x2：該作業工具座標系的X2軸向與該法蘭座標系的該X1軸向的距離關係

y2：該作業工具座標系的Y2軸向與該法蘭座標系的該Y1軸向的距離關係

z2：該作業工具座標系的Z2軸向與該法蘭座標系的該Z1軸向的距離關係

a2：該作業工具座標系的X2軸向繞著該法蘭座標系的該X1軸向的旋轉角度

b2：該作業工具座標系的Y2軸向繞著該法蘭座標系的該Y1軸向的旋轉角度

c2：該作業工具座標系的Z2軸向繞著該法蘭座標系的該Z1軸向的旋轉角度

一個影像感測器17，在本實施例為電荷耦合影像感測器(Charge Coupled Device,CCD)，安裝在該法蘭面12，並且電性連接該控制器13，該影像感測器17用來擷取影像。須說明的是，該影像感測器17內部具有一影像感測晶片171，該影像感測晶片171具有一影像感測平面171a。使用者在該控制器13設定一影像感測器第一座標系，其係由相互垂直的一X3軸、一Y3軸、一Z3軸所構成的座標空間，該影像感測器第一座標系的該X3軸和該Y3軸構成的X3Y3平面需平行於該影像感測晶片171的該影像感測平面171a。該影像感測器第一座標系具有一影像感測器第一座標原點，在本實施例中，該影像感測器第一座標原點位在該影像感測平面171a。該影像感測器第一座標系與法蘭座標系的關係為x3,y3,z3,a3,b3,c3其中

x3：該影像感測器第一座標系的X3軸向與該法蘭座標系的該X1軸向的距離關係

y3：該影像感測器第一座標系的Y3軸向與該法蘭座標系的該Y1軸向的距離關係

z3：該影像感測器第一座標系的Z3軸向與該法蘭座標系的該Z1軸向的距離關係

a3：該影像感測器第一座標系的X3軸向繞著該法蘭座標系的該X1軸向的旋轉角度

b3：該影像感測器第一座標系的Y3軸向繞著該法蘭座標系的該Y1軸向的旋轉角度

c3：該影像感測器第一座標系的Z3軸向繞著該法蘭座標系的該Z1軸向的旋轉角度

另須說明的是，使用者能夠操作該控制器13選擇該法蘭座標系、該作業工具座標系或該影像感測器第一座標系作為一當前座標系，該當前座標系表示目前正在使用的座標系。使用者在該基底座標系下設定一位置點，而在選擇完該當前座標系後，該控制器13將會控制該當前座標系的原點移動至該位置點，並且使得該當前座標系的X1Y1平面、X2Y2平面或X3Y3平面平行於該基底座標系的XY平面。例如，使用者選擇該作業工具座標系作為該當前座標系時，該控制器13會控制該機器手臂10使得該作業工具座標原點移動至該位置點，且該工具座標系的該X2軸和該Y2軸構成的X2Y2平面平行於該基底座標系的該X軸和該Y軸構成的XY平面。又如，使用者選擇該影像感測器第一座標系作為該當前座標系時，該控制器13會控制該機器手臂10使得該該影像感測器第一座標原點移動至該位置點，且該影像感測器第一座標系的該X3軸和該Y3軸構成的X3Y3平面平行於該基底座標系的該X軸和該Y軸構成的XY平面。

如圖3所示，本發明提供的視覺導引機器手臂校正方法包含有下列步驟：

A)操作條件設定

使用者在該控制器13設定在該基底座標系下的一校正高度Zcal、一第一校正座標點P1、一第二校正座標點P2、一第三校正座標點P3和 一第四校正座標點P4。須說明的是，該第一至第四校正座標點P1-P4的Z軸分量都相同，位在相同高度。

B)放置校正標的

使用者放置一校正標的18於該機器手臂10的工作範圍之內。該校正標的18具有一個定位記號181,在本實施例中該定位記號181為圓點，但是不以圓點為限。

C)移動作業工具中心點

選擇該作業工具座標系為該當前座標系，操作該機器手臂10移動該作業工具15，使該作業工具中心點TCP被移動至該定位記號181上。該控制器13儲存在該基底座標系下的一當前位置座標Psp。

D)移動影像感測器

選擇該影像感測器第一座標系為該當前座標系並且加入該校正高度Zca1。該控制器13控制該機器手臂10移動該影像感測器17，使得該影像感測器第一座標原點被移動至一校正基準位置座標Pcp，該校正基準位置座標Pcp位在該定位記號181上方。在該基底座標系下，該校正基準位置座標Pcp與該當前位置座標Psp相比，只有Z軸座標值相差為該校正高度Zcal，其他X軸、Y軸分量數值相同。

E)定位記號影像分析

該影像感測器17擷取一定位影像，該定位影像是具有該定位記號181的影像。該控制器13透過一影像分析軟體在該定位影像設定一定位影像中心並且分析該定位影像，在本實施例中，該定位影像中心為該定位影像的幾何中心，但是不以此為限。透過該影像分析軟體取得該定位影像中的定位記 號相對於該定位影像中心的位置，而讓該控制器13取得一定位記號影像座標Xcs。

此外，前面提到的該影像分析軟體為一般市售影像分析軟體，用來確定影像內的物體並且分析其在影像內的座標位置，在此恕不贅述。

F)影像與真實距離的校正

操作該機器手臂10，移動該影像感測器17，使得該影像感測器第一座標原點被移動至該第一至第四校正座標點P1-P4。該影像感測器17在該影像感測器第一座標原點被移動至該第一至第四校正座標點P1-P4的時候，分別擷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由該控制器13透過該影像分析軟體分析該第一影像、該第二影像、該第三影像和該第四影像，分別取得該定位記號181在該第一至第四影像內的一第一校正影像座標Xc1、一第二校正影像座標Xc2、一第三校正影像座標Xc3和一第四校正影像座標Xc4。

G)計算影像校正資料

已知在該基底座標系下的該第一至該第四校正座標點P1-P4的座標值(真實空間)，以及該定位記號181在該第一至第四影像內的該第一校正影像座標Xc1、該第二校正影像座標Xc2、該第三校正影像座標Xc3和該第四校正影像座標Xc4(影像空間)，可以計算影像內的距離與真實空間(基底座標系)的距離關係，而得出一影像校正資料。透過該影像校正資料，可以瞭解影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係。

須說明的是，本實施例係以四點校正作為實施例，但不限於四點，而是四點以上都可以。愈多座標點用來校正，則運算量愈大，運算時間 愈多，運算成本增加，故要選擇適當的校正點數量，而在本實施例中是操作四點校正。

在本實施例中的該影像校正資料的計算方法如下，但是不以此為限。

已知該第一至第四校正座標點P1-P4的座標分別為X _ri =[x _ri y _ri ] ^T ，i=1~4。而對應之該第一至第四校正影像座標為X _ci =[x _ci y _ci ] ^T ，i=1~4。分別以矩陣表示如下：

上述矩陣X _R 為該基底座標系下該第一至第四校正座標點P1-P4所構成，而矩陣X _C 則為影像空間中該第一至第四校正影像座標所構成，以如下關係式表示：X _R =AX _c 矩陣A為兩平面座標系間之仿射變換矩陣(Affine transformation matrix)。透過計算矩陣X _c 之摩爾-彭若斯廣義逆矩陣X _c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可計算出矩陣A，即：A=X _R X _c ⁺廣義逆矩陣X _c ⁺可利用奇異值分解法(Singular Value Decomposition,SVD)進行求解。而矩陣A即為該影像校正資料，顯示影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係。

H)計算影像感測器第一座標系補償量

利用該定位記號影像座標Xcs與該影像校正資料，計算一影像感測器第一座標系補償量。

在理想狀況下。由於該工具座標系的該X2軸和該Y2軸構成的X2Y2平面，以及該影像感測器第一座標系的該X3軸和該Y3軸構成的X3Y3平面皆平行於該基底座標系的該X軸和該Y軸構成的XY平面，又該校正基準位置座標Pcp與該當前位置座標Psp只相差為該校正高度Zcal而無X軸、Y軸上的分量差異，若是該工具座標系和該影像感測器第一座標系之間的轉換為理想情況時，則將使得該定位影像內位的定位記號位在該定位影像中心，也代表著在該作業工具座標系下的該定位記號181所在位置，將與在該影像感測器座標系的該影像中心重合。如此一來，在獲知該影像校正資料(該影像內的距離與真實世界的距離比例)後，使用者即可透過該影像感測器17擷取的畫面資料和該影像校正資料，直覺地操作該控制器13控制該機器手臂10並且控制該作業工具15。

然而，在一般情況下，該定位記號181在該影像內的位置與該影像中心會有誤差而需有一影像補償量T _comp 去補償。由於該定位記號影像座標Xcs即為該定位記號181在該定位影像內以該定位影像中心為原點的座標值，所以，可以將該定位記號影像座標Xcs的座標值轉化為該影像補償量T _comp ，顯示轉換該工具座標系和該影像感測器第一座標系在影像內需補償的誤差。若要以該定位記號181為中心並且透過從該影像感測器17擷取的影像直覺地控制該作業工具，僅需將該影像補償量T _comp 加入該影像感測器17擷取的影像即可使得畫面中的定位記號影位於畫面中心，而方便使用者直覺地透過該感測器擷取的畫面操作該作業工具。而關於控制器13的部分，則需要該影像感測器第一座標系補償量，以控制該作業工具的移動，補償該影像感測器17影像中位置與該作業工具位置的誤差。

值得一提的是，還可以將該影像感測器第一座標系補償量設定至該控制器13，產生一感測器第二座標系。如此一來毋須每次將補償量加入該影像感測器17擷取的影像，而是讓該機器手臂10帶動該影像感測器17運動時，直接讓該影像感測器第一座標系補償量加入該感測器17移動位置，方便使用者使用。

藉由以上提供的方法，本發明提供之視覺導引機器手臂校正方法，其不限於特定校正標的，如點陣圖，而只需在校正標的內指定定位記號即可進行校正作業，可讓校正作業省時。此外，透過影像分析方式判斷座標位置，也可以且減少因人為判斷所產生的目視誤差。

10:機器手臂

11:基座

12:法蘭面

13:控制器

15:作業工具

17:影像感測器

18:校正標的

181:定位記號

<基底座標系>

X:軸

Y:軸

Z:軸

<法蘭座標系>

X1:軸

Y1:軸

Z1:軸

<作業工具座標系>

X2:軸

Y2:軸

Z2:軸

<影像感測器第一座標系>

X3:軸

Y3:軸

Z3:軸

Claims (5)

1. 一種視覺導引機器手臂校正方法，係用在一機器手臂，該機器手臂具有一基座；該機器手臂末端具有一個法蘭面；該機器手臂電性連接一控制器，該控制器具有輸入資料、輸出資料、儲存資料、處理運算資料及顯示資料的功能；該控制器預先儲存一基底座標系和一法蘭座標系，該基底座標系，係由相互垂直的一X軸、一Y軸、一Z軸所構成的座標空間，該基底座標具有一基底座標原點；該機器手臂具有一個工作範圍；該法蘭座標系，係由相互垂直的一X1軸、一Y1軸、一Z1軸所構成的座標空間，該法蘭座標系具有一法蘭座標原點；一個作業工具安裝在該法蘭面；該作業工具具有一個作業工具中心點；該控制器設定一作業工具座標系，該作業工具座標系係由相互垂直的一X2軸、一Y2軸、一Z2軸所構成的座標空間，該作業工具座標系具有一作業工具座標原點，該作業工具座標原點位在該作業工具中心點；一個影像感測器，安裝在該法蘭面，並且電性連接該控制器；該影像感測器內部具有一影像感測晶片，該影像感測晶片具有一影像感測平面；該控制器設定一影像感測器第一座標系，其係由相互垂直的一X3軸、一Y3軸、一Z3軸所構成的座標空間，該影像感測器第一座標系的該X3軸和該Y3軸構成的X3Y3平面需平行於該影像感測晶片的該影像感測平面；該影像感測器第一座標系具有一影像感測器第一座標原點；使用者能夠操作該控制器選擇該法蘭座標系、該作業工具座標系或該影像感測器第一座標系作為一當前座標系，該當前座標系表示目前正在使用的座標系；該視覺導引機器手臂校正方法包含下列步驟：A)操作條件設定： 在該控制器設定在該基底座標系下的一校正高度、一第一校正座標點、一第二校正座標點、一第三校正座標點和一第四校正座標點；B)放置校正標的：放置一校正標的於該機器手臂的工作範圍之內；該校正標的具有一個定位記號；C)移動作業工具中心點：選擇該作業工具座標系為該當前座標系，操作該機器手臂移動該作業工具，使該作業工具中心點被移動至該定位記號上；該控制器儲存在該基底座標系下的一當前位置座標；D)移動影像感測器：選擇該影像感測器第一座標系為該當前座標系並且加入該校正高度；該控制器控制該機器手臂移動該影像感測器，使得該影像感測器第一座標原點被移動至一校正基準位置座標，該校正基準位置座標位在該定位記號上方，只有Z軸座標值相差為該校正高度；E)定位記號影像分析：該影像感測器擷取一定位影像，該定位影像是具有該定位記號的影像；該控制器透過一影像分析軟體在該定位影像設定一定位影像中心並且分析該定位影像；透過該影像分析軟體取得該定位影像中的定位記號相對於該定位影像中心的位置，而讓該控制器取得一定位記號影像座標；F)影像與真實距離的校正：操作該機器手臂，移動該影像感測器，使得該影像感測器第一座標原點被移動至該第一至第四校正座標點；該影像感測器在該影像感測器第一 座標原點被移動至該第一至第四校正座標點的時候，分別擷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由該控制器透過該影像分析軟體分析該第一影像、該第二影像、該第三影像和該第四影像，分別取得該定位記號在該第一至第四影像內的一第一校正影像座標、一第二校正影像座標、一第三校正影像座標和一第四校正影像座標；G)計算影像校正資料：已知在該基底座標系下的該第一至該第四校正座標點的座標值，以及該第一校正影像座標至該第四校正影像座標，可以計算得出一影像校正資料；透過該影像校正資料，可以瞭解影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係；H)計算影像感測器座標系補償量：利用該定位記號影像座標與該影像校正資料，計算一影像感測器第一座標系補償量，補償該影像感測器影像中位置與該作業工具位置的誤差。
2. 如申請專利範圍第1項所述之視覺導引機器手臂校正方法，其中：步驟A)中，該第一至第四校正座標點的Z軸分量都相同，位在相同高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之視覺導引機器手臂校正方法，其中：該校正座標點的數量需要四個以上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之視覺導引機器手臂校正方法，其中：步驟G)中，該影像校正資料的計算方法如下， 已知該第一至第四校正座標點的座標分別為X _ri =[x _ri y _ri ] ^T ，i=1~4，而對應之該第一至第四校正影像座標為X _ci =[x _ci y _ci ] ^T ，i=1~4，分別以矩陣表示如下：

   

   上述矩陣X _R 為該基底座標系下該第一至第四校正座標點所構成，而矩陣X _C 則為影像空間中該第一至第四校正影像座標所構成，以如下關係式表示：X _R =AX _c 矩陣A為兩平面座標系間之仿射變換矩陣(Affine transformation matrix)；透過計算矩陣X _c 之摩爾-彭若斯廣義逆矩陣X _c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可計算出矩陣A，即：A=X _R X _c ⁺廣義逆矩陣X _c ⁺可利用奇異值分解法(Singular Value Decomposition,SVD)進行求解，而矩陣A即為該影像校正資料，顯示影像內的距離和真實世界的距離之間的轉換關係。
5. 如申請專利範圍第1項所述之視覺導引機器手臂校正方法，其中：在步驟H)中，將該影像感測器第一座標系補償量設定至該控制器，產生一感測器第二座標系。

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