一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方法_CN109859277A

(1)使用grab_image通过摄像机采集一张图像；
(2)对采集到的图像使用threshold进行阈值分割；
(3)通过select_shape提取mark点；
(4)然后通过使用area_center获取mark点中心坐标；
(5)运动机械手末端工具依次对准对应的mark点获取对应的机械手坐标；
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(6) 使用vector_to_hom_mat2d创建图像坐标和机械坐标的仿射变换矩阵 ；此算法从至
(5)使用disp_circle来显示标定标记。循环执行25次使用calibrate_cameras进行摄
像机标定。
3 .根据权利要求1所述的、一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方法，其特征在于，
所述机械手标定[2]是为了实现世界坐标 系与机械手坐标 系之间的 转换 ，从而推算出图 像
坐标系下的坐标值对应的机械手坐标系下的坐标值，具体过程如下：
标定就可以 校正这种镜头畸 变 ，在实际的 应 用中 ，根据镜头的畸 变模型推导出镜头畸 变校
正模型如方程式 (3) 、(4) ： u ′＝u+u(k1r2+k2r4+k3r6）+2p1uv+p2(r2+2u2) (3) v ′＝v+v(k1r2+k2r4+k3r6)+2p2uv+p1(r2+2v2) (4) r2＝x2+y2 (5)
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说 明 书
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一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方法
技术领域 [0001] 本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种基于Halcon的机器人视觉系统标 定方法。
背景技术 [0002] 机器视觉标定是工业机器人的关键技术之一，是机器人领域的重要研究方向。随 着工业自动化生产对技术需求的日益增长，由于机器视觉系统比光学或机器传感器有更好 的适应性，更多企业、研究机构将目光转向了机器视觉领域，其中对视觉定位系统的精度和 实用性要求也越来越高。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
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权 利 要 求 书
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1 .一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方法，其特征在于，包括以下步骤； 首先对摄相机采集的图片进行标定[1]，从而获取摄像机的内参与外参； 内参一般包括镜头的焦距f、镜头畸变参数k、光轴中心坐标(Cx ,Cy)以及像元尺寸Sx , Sy； 外参是指摄像机坐标系与世界坐标系的转换参数主要是由旋转矩阵R和平移矩阵T组 成；
T＝(tx，ty，tz)T
(2)
通过机械手标定[2]得到图像坐标系与机械坐标系可进行相互换算的对应关系；将图
像坐标系对应的点经过旋转平移转换到机械坐标系，由此便可根据识别得到的像素位置去
引导机械手抓取。
2 .根据权利要求1所述的、一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方法，其特征在于，
所述摄像机标定[1]是为了准确测量目标物体 ，由于每个镜头的畸变程度不同 ，通过摄像机
对象的描述，然后使用摄像机对放置在检测平面上不同位置的标定板拍照；
(1)通过摄像机使用grab_image采集一张图片；
(2)通过find_calib_object查找标定板；
(3)使用get_calib_data_observ_contours获取标志点和轮廓；
(4)使用get_calib_data_observ_points提取标定点中心坐标；
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权 利 要 求 书
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少3个点的 通 信中 近似一个仿射变换 ，并 将其 作为齐次 变换矩阵 HomMa t2D。点通 信在元组 (Px、Py)和(Qx，Qy)中传递，其中对应的点必须位于元组中相同的索引位置，如果超过3个点 的通信通过 ，则转换是过度确定的 ，在这种情况下 ，返回的转换是最小化输入点 (Px、Py) 和 转换点(Qx，Qy)之间的距离的转换，如下面的方程式所描述；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910055316 .3
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园 区陕西科技大学
(72)发明人 卢军 孙姝丽 宋岳秦 雷旺雄 李浩
(74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215
所述的具体标定过程如下：采用Halcon提供的高精度标定板，在调用校准相机之前，使
用create_calib_data创建一个校准数据模型，并使用set_calib_data_camparam为所有的
相机指定相机型号和初始内部相机参数，用set_calib_data_calib_object指定所有校准
代理人 王晶
(51)Int .Cl . G06T 7/80(2017 .01)
(10)申请公布号 CN 109859277 A (43)申请公布日 2019.06.07
( 54 )发明 名称 一种基于Halcon的机器人视觉系统标定方
法 ( 57 )摘要
一种基于Halcon的可以较准确的求出斜切 角的工业机器人视觉系统的标定方法，首先对摄 相机采集的图片进行标定，从而获取摄像机的参 数和位资 ；通过机械手标定得到图像坐标系与机 械坐标系可进行相互换算的对应关系；将图像坐 标系对应的点经过旋转平移转换到机械坐标系， 由此便可根据识别得到的像素位置去引导机械 手抓取，实验结果表明该标定方法能够提高工业 机器人视觉系统的精度、实用性强。
(7) 使 用hom_mat2d_to_affine_pa r获取仿射矩阵 参数 ：X方向的 像素单量Sx、Y方向的 像素单量Sy、旋转角度Phi、斜切角度Theta、沿X方向平移的距离Tx、沿X方向平移的距离Ty， 如下方程式所描述：
运 用affine_trans_point_2d可以 运 用已 确定的齐次变换矩阵 将获得的图 像坐标转换 为机械坐标 ，aff ine_tra ns_point_2d 应 用任意仿射2D变换 ，缩放 、旋转 、平移 和倾斜 (倾 斜) ，到输入点(Px，Py) ，并返回(Qx，Qy)的结果点，仿射变换是由同型变换矩阵中给出的齐 次变换矩阵描述的 ，这对应于下列等式 ：