基于单目视觉的机器人标定方法

为了辨识出机器人模型的准确参数,提出一种利用单目视觉标定机器人的方法.将摄像机安装在机器人或其延长杆上,使其随机器人转轴转动并拍摄固定的平面点靶标,利用基于径向排列约束(Radial-alignment-constraint,RAC)的标定法对摄像机进行标定并求出摄像机光心在世界坐标系中的坐标.利用得到的光心的坐标,即可获得关节轴线在世界坐标系下的轴线方程.建立机器人运动学模型,利用关节轴线方程得到了模型的准确几何参数.试验结果表明,此方法具有较高的精度,且该方法标定过程简单,便于实际应用.     

机器人立体视觉中摄像机的标定探析

在智能制造领域,工业机器人视觉测量技术应用广泛。针对常见的关节型6自由度工业机器人,采用平面模板法对其系统进行立体视觉标定;通过实验结果与工具箱处理过的结果进行对比,验证了标定的准确性取决于合理选择末端执行器不同姿势。给出了实验过程、标定结果分析,期望该方法为工程实践提供参考。     

挖掘机器人双目视觉系统标定方法与立体匹配

在挖掘机器人视觉系统实现中,摄像机标定、特征提取、立体匹配是关键环节,而立体匹配又是视觉系统中最复杂、最重要的步骤。首先分析了通用双目立体视觉模型及平行双目立体视觉模型,对挖掘机器人平行双目立体视觉系统测量方法及参数标定进行了研究。结合基于特征的匹配方法,通过对左、右图像角点的提取,实现了基于极线几何约束的特征点匹配。通过对铲斗图像匹配实验,验证了该方法能满足挖掘机器人视觉系统要求。     

基于视觉的机器人抓取系统应用研究综述

针对生产线上工业机器人的柔性和智能水平不高的问题,将日益发展的计算机视觉技术引入原有的搬运工业机器人领域,利用机器人视觉技术获取工件及其周围环境的信息,识别出了所要操作的目标工件,并能通过做出决策来引导工业机器人完成对工件的抓取和放置等操作。针对生产线上的工业机器人抓取系统中摄像机的标定、目标工件的识别匹配、机器人对目标工件的定位抓取这3个主要步骤在现阶段的研究成果进行了综述,对计算机视觉定位中涉及到的相关图像预处理方法进行了分析与归纳,并对该技术的实际应用研究和未来发展进行了讨论。研究结果表明,视觉抓取系统技术成熟,能够满足工业应用中的实时性要求,各部分算法的研究和改进对工业的发展和相关研究具有一定的参考价值。     

工业机器人视觉系统的摄像机标定

摄像机标定是计算机视觉处理技术中的一个重要组成部分,在机器人导航、足球机器人、三维重建等诸多领域有着广泛的应用。介绍了针孔模型的标定方法,以教学用工业机器人为研究对象,利用MATLAB的摄像机标定工具箱进行标定。实验结果表明,该方法能够满足标定精度。     

机器人三维激光扫描视觉系统标定误差

基于三维激光扫描仪的工业机器人视觉系统应用越来越广泛,而扫描仪与机器人之间位姿关系标定精度对于机器人视觉系统的应用有重要的影响.介绍基于三维激光扫描仪的机器人视觉系统的相关原理,然后在此基础上系统分析机器人视觉系统位置和姿态标定误差对工件扫描结果和根据扫描结果对工件进行定位过程的影响,得出在工件无姿态变化或有姿态变化但机器人扫描姿态不变情况下的机器人工件定位系统中无须进行视觉系统位置标定的结论,并试验验证了理论分析结论的有效性,为解释视觉系统标定误差对扫描结果的影响情况及简化视觉系统标定过程提供了理论依据.     

基于误差标定的医疗机器人视觉跟踪方法研究

影像在疾病诊断和手术计划中占有重要地位,随着机器人技术的发展以及微创手术的广泛采用,影像与机器人构成一体,形成计算机集成外科手术系统。影像不仅是疾病诊断的重要工具,它也对手术机器人进行定位、引导,对手术器械进行跟踪和控制。由于视觉和机器人具有各自的坐标系统,它们之间存在误差,当在视觉空间控制机器人运动时,该误差会映射到机器人的轨迹上。在前期手术计划、机器人视觉控制、自动显微操作的研究成果基础上,研究计算机集成外科中的手术机器人轨迹精确控制问题。采用机器人在视觉空间的运动误差对视觉系统和机器人系统间的坐标系误差进行标定,从而精确控制机器人的轨迹。误差标定方法只需要让机器人走三个点就可以完成系统坐标标定。在实验中,利用视觉系统控制机器人运动,模仿微创手术中对机器人末端器械的导引,结果表明,采用递归标定方法可以将机器人的轨迹误差控制在2个像素范围内。     

ENT 手术机器人视觉系统研究

设计一套耳鼻喉手术机器人视觉系统,采用参数约束化方法对双目CCD系统进行标定,提高系统精度。利用光心点到投影线距离之和最小的约束方程,缩小重构范围,提高三维空间坐标的求解精度。提出在喉镜口端面建立欧氏空间坐标的方法。将视觉系统与机械人控制系统进行了集成。     

机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进

提出一种改进的柔性视觉测量系统标定方法。建立了包含手眼关系误差与机器人运动学参数误差的系统误差模型。在机器人末端安装结构光传感器构建了机器人柔性视觉测量系统,并在机器人工作空间中固定一个标准球作为标定参考物。标定时,机器人被控制在不同位姿下测量球心坐标。首先,应用机器人的理论模型初步标定手眼关系;然后,基于球心约束,通过迭代算法同时得到准确的手眼关系和实际的机器人运动学参数。基于ABB IRB2400工业机器人进行了系统标定实验,并利用激光跟踪仪进行精度验证。结果表明:标定前后机器人柔性视觉测量系统的距离测量标准差由0.566mm降低到0.173mm,充分验证了改进方法的有效性和实用性。该方法提高了手眼关系的精度;不需要采用任何昂贵的外部设备,适合工业现场使用。     

一种高精度机器人手眼标定方法

手眼系统的标定是机器人视觉中的一个重要研究内容,标定的准确性直接影响机器人的作业精度。对于机器人眼在手系统,介绍了标定的原理并给出标定方程的求解方法。指出摄像机外参是构建标定方程的重要数据,为确保摄像机外参的准确性,提出利用图像校正的原理对摄像机外参进行验证。通过对基于标定方程的精度影响因素进行分析,对标定过程中的机器人运动轨迹进行规划。最后通过实验,对比了摄像机外参筛选前后的标定结果,证明经过摄像机外参筛选后,对标定精度和稳定性有一定提高,展示了实验过程中各步骤的完整数据,并验证了最终的标定精度。     

视觉测量系统的相机校准

提出了一种利用虚拟立体校准模板的有效相机校准技术.通过红外发光二极管按照预定路径在三坐标测量机上移动,构成精确的虚拟立体校准模板.校准过程中考虑了径向畸变和切向畸变.采用二次高斯曲面拟合,精确地提取像点的质心坐标.校准过程包括线性参数估计和基于最大似然估计的非线性校正.首先采用线性方法对部分参数进行初始估计,然后再通过基于最大似然估计的非线性最小化获得所有的参数值.该方法可精确获取图像点坐标和空间点坐标,能够实现快速、有效收敛.实验结果表明,该校准技术能够满足视觉测量系统的要求,也可以满足视觉测量系统对相机参数的特殊要求.     

一种结合 TCP 标定的深度相机手眼标定方法

手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系的新方法。方法基于深度相机观测和TCP标定相同的标定平面,相机坐标系下标定平面方程和机械臂坐标系下标定平面方程为对应关系,通过平面方程之间的变换来计算手眼关系。本文方法减少了TCP和手眼关系独立标定累积误差影响,节约标定时间和标定件成本。仿真和实测结果表明,本文方法提高了深度相机手眼标定精度,标定后实测位置误差平均为0.2 mm,为机器人视觉控制系统高精度作业所需标定提供了一种新的思路。     

摄像机标定中一种约束条件选择方法

目前在摄像机标定中,普遍采用最小二乘法,约束条件选择对计算精度有很大影响.对以往的约束条件选择进行了分析和总结,提出了一种新的约束条件选择方法.经过数学推导得到计算公式.解算过程避免了解非线性方程.它充分考虑了参数之间的约束关系,利用正交矩阵保证Frobenius范数不变性来选择约束条件.使误差能按参数之间约束关系进行分配,从而能提高摄像机标定精度.     

一种基于OpenCV和Tsai的摄像机两步标定新方法

为实现成形加工系统中摄像机标定技术,对开放计算机视觉函数库OpenCV进行了分析。在Tsai方法基础上,结合传统摄像机标定原理,充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变影响及求解算法,给出了一种适应于成形加工的MVS摄像机标定新方法。实验结果表明,该算法不仅具有良好的跨平台移植性,而且提高了标定精度和计算效率,能高效地获得相应的标定参数,可以满足一般成形加工中机器视觉系统的需要。     

基于样条变换多元回归模型的摄像机标定算法

针对摄像机隐式标定算法中存在的样本点数少和精度要求高的矛盾,利用样条变换多元回归模型,提出一种改进的摄像机隐式标定算法。首先采集标定图片中有限个标定样本点的像素坐标和相应的世界坐标,然后通过样条变换建立像素坐标和世界坐标间的多元回归模型,获得二维图像在世界坐标系中的三维信息,完成摄像机的标定。算法发挥上述模型在标定样本点有限的条件下,对非线性关系映射能力强、局部性质独立的特点,实现整体标定效果的改善。理论分析和实验结果均表明,与基于多项式拟合的标定算法相比,该算法的标定速度与精度显著提高。该算法已成功应用于移动机器人视觉导航系统,提高了导航信息计算的准确度。     

一种考虑畸变的摄像机线性标定简化方法

根据视觉机器人系统结构特殊的特点,作了大量的简化,采用线性标定方法.但考虑到摄像机的视场仍然比较大,提出了基于拟合平面的线性畸变纠正方法,将畸变的图像坐标纠正到理想图像坐标,而后根据摄像机线性标定模型,计算出世界坐标,完成标定工作.实验结果表明,该方法简单、快捷,且精度也能达到较高的水准.     

野外大视场双目视觉物体定位监测系统的单参数快速标定

提出了一种只对相机水平偏角进行现场校准的标定方法用于野外远距离、大视场、双目视觉物体定位监测系统的快速标定.该方法通过合理考虑视觉传感器的调平装置,结合现场使用过程中相机焦距值固定的特点,简化了测量模型,减少了待标定参数;只需要测得监测中心和相机在大地坐标系中的经纬度坐标及监测中心的图像坐标即可完成系统标定.由于不需要高精度靶标,从而克服了靶标移动及摆放对标定过程的影响.在实际使用中,对2 km以外400 m×800 m的区域进行监测时,相对定位误差小于0.25％,其中由焦距值误差引起的相对定位误差不超过0.07％.该摄像机标定方法在保证测量精度的同时,具有易实现、用时少等优点,适用于野外大视场环境下物体的快速定位监测.     

弹落点坐标测量系统的快速校准方法及精度分析

针对弹落点坐标测量系统的使用环境及精度要求,提出了一种仅对焦距及光轴水平偏角进行现场校准的相机参数快速获取方法。通过分析坐标解算模型,得出线性的校准方程,利用测量区域内两个坐标已知点(靶标),多个视觉传感器可一次完成校准。通过精度分析给出了该方法下最优的靶标摆放位置。该方法具有校准速度快,精度较高,实用和算法性能分析容易等优点,适用于远距离、大范围视觉坐标测量中相机参数的获取,尤其是野外坐标测量。实际应用中, 在1 200 m外对直径400 m靶区进行监测时,该方法可保证区内各点的坐标测量误差均小于0.3 m。     

野外大视场单相机空间坐标测量系统的快速标定

针对靶场现场监测范围大,相机焦距不固定,相机空间位置及角度各不相同的情况,为实现对弹落点空间坐标位置的高精度自动测量,提出了一种在野外大视场环境下使用的基于单相机空间坐标测量系统的快速标定方法。首先,在小孔成像模型的基础上,通过GPS测量获得视场内两个标定点及相机在大地坐标系中的坐标;然后读取标定点的像素坐标,根据对角相等及最小二乘法实现焦距与旋转矩阵的分步标定;最后在保证标定精度前提下,略去主点的标定过程,确定相机主点为理想主点位置。实验结果表明,在测试距离1km以外,对视场宽度为200m的区域进行监测时,校验点相对定位误差低于0.25%。该相机标定方法不需要高精度靶标,操作简单,适用于野外大视场环境下单相机空间坐标测量系统的快速标定。