(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211041992.3 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 上海智能制造功能平台有限公司 地址 201306 上海市浦东 新区南汇新城镇 海洋四路99弄3号楼 (72)发明人 张文卿　付傲然　 (74)专利代理 机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31317 专利代理师 徐红银　刘翠 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 机器人视觉系统的手眼标定方法、 系统、 终 端及介质 (57)摘要 本发明提供了一种机器人视觉系统的手眼 标定方法及系统， 其中方法包括： 在机器人端部 安装标定球， 并将标定球运动至三维点云相机的 工作空间内， 控制标定球在工作空间内的位置， 计算标定球在机器人坐标系下的球心坐标； 获取 标定球在工作空间内的三维点云信息， 并进行点 云筛选， 得到标定球点云信息； 根据标定球点云 信息， 对标定球进行提取， 获取标定球在三维相 机坐标系下的球心坐标； 根据每一次标定球的球 心在相机坐标系与机器人坐标系下的坐标， 计算 出相机与机器人之间的手眼标定关系， 完成机器 人视觉系统的手眼标定。 本发明部署方便、 成本 低廉、 应用广泛， 对推进制造业发展、 降低企业生 产成本并提高生产效率有着重要的意 义。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115488878 A 2022.12.20 CN 115488878 A 1.一种机器人视 觉系统的手眼标定方法， 其特 征在于， 包括： 设定三维点云相机的工作空间； 在机器人端部安装标定球， 并将所述标定球运动至所述三维点云相机的工作空间内， 控制所述标定球在所述工作空间内的位置， 计算所述标定球在机器人坐标系下的球心坐 标； 获取所述标定球在工作空间内的三维点云信息， 并进行点云筛选， 得到标定球点云信 息； 根据所述标定球点云信息， 对标定球进行提取， 获取所述标定球在三维相机坐标系下 的球心坐标； 重复上述步骤， 多次获得所述标定球在机器人坐标系和三维相机坐标系下的球心坐 标； 根据每一 次所述标定球的球心在相机坐标系与机器人坐标系下的坐标， 计算出相机与 机器人之间的手眼标定关系， 完成机器人视 觉系统的手眼标定 。 2.根据权利要求1所述的机器人视觉系统 的手眼标定方法， 其特征在于， 所述设定三维 点云相机的工作空间， 包括： 将三维点云相机固定在特定的工作位置， 并根据环境因素， 调节三维点云相机的工作 参数， 得到三维点云相机的工作空间。 3.根据权利要求1所述的机器人视觉系统 的手眼标定方法， 其特征在于， 所述在机器人 端部安装标定球， 并将所述标定球运动至所述三维点云相 机的工作空间内， 控制所述标定 球在所述工作空间内的位置， 计算所述标定球在机器人坐标系下的球心坐标， 包括： 定制标定球， 所述标定球包括标定件和定位件； 其中， 所述标定件包括金属球、 连接杆 和底座法兰， 所述定位件设有与所述金属球半径适配的圆柱槽； 将所述金属球依次通过所述连接杆和所述底座法兰与机器人端部固定； 将所述定位件 固定在工作平台上； 通过所述金属球与所述圆柱槽的底面和侧 面的接触， 得到标定件和定 位件之间确定的配合状态， 固定所述标定球在工作空间的位置； 多次改变机器人的位姿， 利用所述标定件与所述定位件之间的配合状态确保所述标定 球的球心的位置不变， 计算出 所述标定球的球心在机器人坐标系下的坐标。 4.根据权利要求3所述的机器人视 觉系统的手眼标定方法， 其特 征在于， 还 包括： 多次改变所述标定球在所述工作空间内的位置， 获得相应位置上所述标定球在机器人 坐标系下的球心坐标。 5.根据权利要求1所述的机器人视觉系统 的手眼标定方法， 其特征在于， 所述进行点云 筛选， 包括： 根据三维点云相机与工作台之间的距离以及工作空间的大小， 去除工作空间以外的点 云， 仅仅保留工作空间内的点云； 利用体素 滤波方法或直 通滤波方法， 筛除无关点云信息， 获得 标定球点云信息 。 6.根据权利要求1所述的机器人视觉系统 的手眼标定方法， 其特征在于， 所述对标定球 进行提取， 包括： 利用离群点移除算法， 去除分布不 集中的点云； 利用聚类算法， 将点云分割为不同部分， 再按照点云包围框的体积， 选出标定球球面所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115488878 A 2在的点云； 利用随机抽样一 致性算法， 对标定球进行初步拟合； 根据拟合结果， 对点云进一 步筛选； 再次进行随机抽样一致性算法， 提取标定球的精细坐标， 得到标定球在三维相机坐标 系下的球心坐标。 7.根据权利要求1所述的机器人视觉系统 的手眼标定方法， 其特征在于， 所述根据每一 次所述标定球的球心在相机坐标系与机器人坐标系下的坐标， 计算出相机与机器人之 间的 手眼标定关系， 包括： 分别计算相机坐标系和机器人坐标系下的球心坐标均值， 并将得到的两个坐标系下的 球心坐标均值的差值作为两个坐标系间的平 移量； 分别获得相机坐标系下的一组球心坐标和机器人坐标系下的一组球心坐标， 并分别减 去球心坐标均值， 完成中心化处 理， 获得两组球心坐标； 计算两组球心坐标的协方差矩阵H， 并对所述协方差矩阵H进行奇异值分解， 得到机器 人坐标系相对于相机坐标系的位姿矩阵， 进 而得到相机与机器人之间的手眼标定关系。 8.一种机器人视 觉系统的手眼标定系统， 其特 征在于， 包括： 机器人模块， 该模块包括预先在机器人端部安装的标定球， 通过将所述标定球运动至 三维点云相 机的工作空间内， 获得所述标定球在所述工作空间内的位置， 计算所述标定球 在机器人坐标系下的球心坐标， 并发送至标定模块； 点云采集模块， 该模块基于三维点云相机， 获取所述标定球在三维点云相机工作空间 内的三维点云信息， 并进行点云筛 选， 得到标定球点云信息， 并发送至标定模块； 标定模块， 该模块用于控制所述机器人模块在三维点云相机的工作空间内的位置， 根 据所述标定球点云信息， 对标定球进行提取， 获取所述标定球在三维相 机坐标系 下的球心 坐标； 根据每一次所述标定球的球心在相 机坐标系与机器人坐标系 下的坐标， 计算出相 机 与机器人之间的手眼标定关系， 完成机器人视 觉系统的手眼标定 。 9.一种终端， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程 序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时可用于执行权利要求1 ‑7中任一项所述的方 法。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器 执行时可用于执 行权利要求1 ‑7中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115488878 A 3