一种基于视觉测量的在线机器人参数校准方法

1.一种基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：所述机器人末端安装单CCD相机；设定世界坐标系，通过单CCD相机测量机器人末端执行器相对世界坐标系的相对坐标来进行参数校准。
2.根据权利要求1所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、对机器人建立运动学建模和参数标识；
S2、建立基于RAC的相机模型；
S3、对单CCD相机获取的图像的中心进行校准；
S4、规模因素的校准。
3.根据权利要求2所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：
所述机器人本体由若干用转动或平移关节连接的杆件形成；其中，所述机器人的每一对关节-杆件构成一个自由度。
4.根据权利要求3所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：所述步骤S1通过D-H矩阵来推导；D-H矩阵是为每个关节处的杆件坐标系建立4×4齐次变换矩阵，表示它与前一杆件坐标系的关系；因此，给每个关节指定一个参考坐标系，然后确定从一个关节到下一个关节来进行变换的步骤；如果将从基座到第一个关节，再从第一个关节到第二个关节直至到最后一个关节的所有变换结合起来，就得到了机器人的总变换矩阵；其中，设 表示从坐标系i-1到i的齐次坐标变换阵，一般地有：
（1）；
因此，对于一个具有n关节的机器人，从机器人基座坐标系到机器人末端坐标系的齐次变换阵定义为：
（2）；
式中， QUOTE 为机器人末端执行器的法向矢量， 为滑动矢量， 为接近矢量， 为位置矢量。
5.根据权利要求4所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：所述机器人为六自由度机器人；其中，每一对关节-杆件构成一个自由度，所述六自由度机器人也就有六对关节-杆件。
6.根据权利要求2-5 任一项所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于: 所述步骤S2中,将单CCD相机安装在机器人末端校准目标；其中，设定世界坐标系为{XW，YM，ZW}；相机坐标系为{X，Y，Z}；摄像机获取图像，建立图像坐标系（U，V）；设相机坐标系的原点在图像中心且z轴与单CCD相机的光轴重合；（x，y）是图像坐标系以像素为单位的光轴与图像平面的交点位置；杆件从世界坐标系的坐标变量(xw，yw，zw)到摄像机坐标系的坐标变量(x，y，z)的变化关系为：
(3)；
其中，R为选择矩阵，T为平移矩阵；另 ，可以求解出未知的机器人参数。
7. 根据权利要求6所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：所述步骤S3中,图像的中心被定义为帧缓冲区的光轴与图像平面的交点坐标，通常被用作成像过程中的原点；f是图像平面和单CCD相机的光学中心之间的距离；单CCD相机的凸透镜近轴光线中，入射线和与其对应且相平行的出射线构成共轭光线，其入射点与出射点的连线与主光轴的交点，称为凸透镜的焦点，则单CCD相机的中心定义为： (4)。
8.根据权利要求6所述的基于视觉测量的在线机器人参数校准方法，其特征在于：所述所述步骤S4中,采用两步相机标定技术用来确定准确的比例；其中，fy,fx表示焦距在摄像机坐标系x轴，y轴下的投影，su,sv是像素在图像坐标系（U，V）下的变量；缩放率定义为： (5)。

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