工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及行業(yè)應(yīng)用 課件 蔣正炎 第4章 工業(yè)機(jī)器人與視覺系統(tǒng)的集成

視覺伺服系統(tǒng)視覺伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是指經(jīng)由閉回路控制方式達(dá)到控制目標(biāo)的系統(tǒng)。視覺伺服系統(tǒng)可以將機(jī)器人工作環(huán)境或工作對(duì)象的幾何信息與屬性信息傳達(dá)給機(jī)器人控制系統(tǒng)，而機(jī)器人控制系統(tǒng)則可將這些信息用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與反饋控制。1/3視覺伺服系統(tǒng)圖示為一個(gè)配置了視覺系統(tǒng)的機(jī)器人（末端裝配夾取工具），機(jī)器人通過視覺系統(tǒng)獲得了識(shí)別目標(biāo)相對(duì)于末端夾取工具的位姿信息。這些信息反饋給機(jī)器人控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)形狀與位置進(jìn)行計(jì)算，規(guī)劃運(yùn)動(dòng)軌跡，控制夾具開合，使得機(jī)器人能夠以適當(dāng)?shù)奈蛔藴?zhǔn)確抓取目標(biāo)。2/3THANKS!華航科技致真唯實(shí)3/3為什么要校準(zhǔn)？一、校準(zhǔn)的目的二、內(nèi)參與外參5/4一校準(zhǔn)的目的現(xiàn)代機(jī)器人絕大多數(shù)是基于各種控制模型的，有控制模型的地方就會(huì)有誤差。我們已經(jīng)知道的常見誤差有加工誤差（尺寸和表面精度的不精確）、機(jī)械公差（位置精度偏差，如關(guān)節(jié)理論軸線與實(shí)際軸線不符）、零點(diǎn)誤差（這也是為什么在使用機(jī)器人前先要校準(zhǔn)零點(diǎn)）。相機(jī)的校準(zhǔn)在很多文獻(xiàn)上又稱為相機(jī)標(biāo)定。相機(jī)標(biāo)定的目的是確定相機(jī)的一些參數(shù)（包括內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)）的值。通常，這些參數(shù)可以建立三維坐標(biāo)系和相機(jī)圖像坐標(biāo)系的映射關(guān)系，換句話說，你可以用這些參數(shù)把一個(gè)三維空間中的點(diǎn)映射到圖像空間，或者反過來。所以校準(zhǔn)的最終目的是通過得到相機(jī)內(nèi)外參的值，來確定物體圖像像素坐標(biāo)系與物體實(shí)際物理坐標(biāo)系的映射關(guān)系，最后轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置的坐標(biāo)。6/4二內(nèi)參與外參相機(jī)需要校準(zhǔn)的參數(shù)分為內(nèi)參和外參兩部分。校準(zhǔn)外參能夠確定相機(jī)在某個(gè)三維空間中的位置和朝向。除了位置和朝向，相機(jī)還可能存在的誤差有：由于實(shí)際安裝精度的問題鏡頭的光軸沒有穿過圖像的正中間；鏡頭不是完美的圓、圖像傳感器（CCD）上的感光元件不是完美的緊密排列的正方形，都可能會(huì)導(dǎo)致相機(jī)對(duì)x方向和y方向的尺寸縮小比例不一致；理想情況下，鏡頭會(huì)將一個(gè)三維空間中的直線也映射成直線，但實(shí)際上鏡頭無法這么完美，通過鏡頭映射之后，直線會(huì)變彎（即產(chǎn)生畸變，這點(diǎn)相信使用過單反廣角鏡頭的同學(xué)們也深有體會(huì)），所以需要相機(jī)的畸變參數(shù)來描述這種變形效果，得到這些參數(shù)后，