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《毛剑飞 机器人---工业机器人视觉定位系统高精度标定研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第2期机器人 ROBOTVol.26,No.22004年3月March,2004文章编号:100220446(2004)0220139206X工业机器人视觉定位系统高精度标定研究1,21毛剑飞,诸静(1.浙江大学电气自动化研究所,浙江杭州 310027;2.浙江大学工业控制技术国家重点实验室,浙江杭州 310027)摘 要:分析了机器人视觉的主要标定方法,并在此基础上改进了传统的两步标定法.该方法先用两步法求出转换矩阵的初值再建立优化数学模型,优化计算采用快速的高斯—牛顿法.该方法不仅具有原来两步法的诸多优点,如自动、快速,而且彻底消除了第二步存在的累积误差,大大提高了
2、标定精度.大量试验表明,标定精度明显优于传统的两步法.关键词:机器人视觉标定;两步标定法;优化数学模型;高斯—牛顿法中图分类号:TP24 文献标识码:BStudyonHighAccurateCalibrationofIndustrialRobotVisionPositioningSystem1,21MAOJian2fei,ZHUJing(1.InstituteofElectricalAutomation,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;2.NationalLaboratoryofIndustrialControlTechn
3、ology,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thetraditionaltwo2stagecalibrationtechniqueisimprovedbasedontheanalysisoftheprincipalcalibrationmethodsofrobotvision.Thetechniquefirstlymakesuseoftwo2stagemethodtosolvetheinitialvalueofthetransitionmatrix,thenestablishestheoptimizationma
4、thematicalmodel,andGauss2Newtonmethodisusedintheoptimizationcomputation.Theproposedtechniquenotonlypossessesasmanyvirtuesasthetraditionaltwo2stagemethod,forexample,automationc,highspeed,butalsocompletelyeliminatestheaccumulativeerrorexistinginthesecondstageofthetraditionalmethodandimprovesth
5、ecalibrationaccuracygreat2ly.Manyexperimentsindicatethattheproposedtechniqueexcelsthetraditionaltwo2stagemethoddistinctly.Keywords:robotvisioncalibration;two2stagecalibrationmethod;optimizationmathematicalmodel;Gauss2Newtonmethod1 引言(Introduction)像机参数及其转换矩阵.与两步法相比,该方法不存在累积误差,但同时由于一步求解出所有的参数,
6、其机器人视觉标定是机器人离线编程的基础,视摄像机模型不可能考虑太多的参数,否则非线性搜觉的高精度标定能充分利用视觉,引导机器人按照[2]索计算容易陷入局部最小,如Zhuang的一步法,我们事先编好的程序完成各种任务.国外关于机器仅考虑了镜头的一阶径向畸变且没有考虑镜面中心人视觉标定做了大量的研究,并提出了一系列切实可行的标定方法[1～3],而国内关于此方面的研究报的偏移,这使得他的算法仅能适用一些特殊的CCD导却很少见到.镜头.事实上,对于一般的CCD镜头,其镜面中心都目前机器人视觉标定的主要方法有Lenz和Tsai存在较大的偏移,大约从10个像素到几十个像素不提出的两步法[1
7、]及Zhuang提出的一步法[2],两种方等,且镜头二阶径向畸变也比较大,考虑较精确的摄法各有其优缺点.像机模型甚至应考虑其切向畸变,而这么多的摄像一步法利用复杂的非线性优化计算同时求出摄机参数再加上转换矩阵要用非线性方法同时求出,X基金项目:国家自然科学基金资助项目(69904009).收稿日期:2003-09-23140 机 器 人2004年3月 这对初值及寻优算法都要求非常高,极易使非线性搜索陷入局部最小且非常耗时.对于考虑这么多参数的一步法,目前相关报导很少.实际上,由于我们的镜头畸
