一种用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置的制作方法

1.本发明涉及相机标定技术领域与机械臂手眼标定技术领域，更具体地，涉及一种用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置。


背景技术：

2.相机内参标定用于确定相机的焦距、主点、畸变参数的精确值。相机内参标定需要用到标定板，即印有黑白相间的矩形构成的棋盘图的薄板。相机标定时需要使用标定板在不同位置、不同角度、不同姿态下拍摄，最少需要3张，以10～20张为宜。当相机的位置固定时，往往只能通过手持标定板进行拍摄工作，不适用于单人操作，而且手很容易对标定板造成遮挡，不利于相机标定工作的进行。
3.机械臂手眼标定用于统一视觉系统和机器人的坐标系，从而使视觉系统所确定的物体位姿可以转换到机器人坐标系下，机械臂手眼标定的一般方法也需要用到标定板。机械臂手眼系统分为眼在手上手眼系统与眼在手外手眼系统。眼在手上手眼系统的特征是相机固定在机械臂末端，与机械臂末端没有相对运动；眼在手外手眼系统的特征是相机固定在桌面上，与机械臂机座没有相对运动。对于眼在手上手眼系统的标定，需要将标定板以固定的位姿固定在桌面上，在标定过程中不能与桌面产生相对运动；对于眼在手外手眼系统的标定，需要将标定板以固定的位姿固定在机械臂末端，在标定过程中不能与机械臂末端产生相对运动。如果在标定过程中标定板产生了相对位移，会使手眼标定精度大大下降。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的就是针对相机内参标定、眼在手上手眼标定、眼在手外手眼标定三种标定工作，提供一种标定板装置，既能够稳定地固定在桌面或者机械臂上并保持标定板的位姿不变，又能够方便地进行标定板的位姿调节，使之能同时适用于上述三种标定方式。
5.技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置，其特征在于：包括标定板、支架。所述标定板包括支撑板、螺栓、六角螺母，连接杆；所述支架包括法兰底盘、中间连接杆、旋钮、锁紧螺母、顶丝。
6.所述标定板的支撑板通过螺栓、螺母与连接杆固连。
7.所述支架的法兰底盘通过顶丝与中间连接杆的下端连接，拧紧顶丝时中间连接杆与法兰底盘相对固定，拧松顶丝时中间连接杆与法兰底盘的相对旋转角度可调。中间连接杆的上端通过旋钮、锁紧螺母与所述标定板的连接杆固定，拧紧所述连接支架的旋钮时所述支架与所述标定板相对固定，拧松所述连接支架的旋钮时所述支架与所述标定板的相对角度可调。
8.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：能用于相机内参标定、眼在手上手眼标定、眼在手外手眼标定等工作，功能丰富；法兰底盘能与ur机械臂、yumi机械臂等多款机械臂末端法兰相配，泛用性高；整个装置结构简洁、操作方便，体积小，制造成本低。
附图说明
9.图1是用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置的结构组成图
10.图2是用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置的正视图
11.图中
12.1.支撑板2.螺栓3.连接杆4.螺母5.锁紧螺母6.旋钮7.顶丝8.中间连接杆9.法兰底盘
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域的技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
14.本发明的工作原理：在相机内参标定时，在支撑板1上粘贴上印有黑白相间的矩形构成的棋盘图纸张，使用螺栓将法兰底盘9固定在桌面上，并拧松旋钮6与顶丝7，调节支撑板1的俯仰角度与自旋角度，使支撑板1上所有的黑白矩形都在相机的视野以内，然后拧紧旋钮6与顶丝7，从而固定支撑板1，然后摁下相机快门拍摄照片。然后重复上述过程20次左右，每次都通过调节旋钮6与顶丝7改变标定板的位姿，并拍下照片。
15.在眼在手上手眼标定时，拧紧旋钮6与顶丝7，使支撑板1与法兰底盘9相对固定，并在支撑板1上粘贴上印有黑白相间的矩形构成的棋盘图的纸张。使用螺栓将法兰底盘9固定在桌面上。移动机械臂，使支撑板1上所有的黑白矩形都在机械臂末端相机的视野内，然后摁下相机快门拍摄照片。再次移动机械臂，改变支撑板1相对于相机的位姿再次拍摄照片，这一过程重复10次左右。
16.在眼在手外手眼标定时，拧紧旋钮6与顶丝7，使支撑板1与法兰底盘9相对固定，并在支撑板1上粘贴上印有黑白相间的矩形构成的棋盘图的纸张。法兰底盘9上有数组螺纹孔，能与ur机械臂、yumi机械臂等多款机械臂末端法兰相配，通过螺栓将法兰底盘9固定在机械臂末端。移动机械臂，使支撑板1上所有的黑白矩形都在相机的视野内，然后摁下相机快门拍摄照片。再次移动机械臂，改变支撑板1相对于相机的位姿再次拍摄照片，这一过程重复10次左右。


技术特征：
1.一种用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置，其特征在于：包括标定板、支架。所述标定板包括支撑板、螺栓、六角螺母，连接杆；所述支架包括法兰底盘、中间连接杆、旋钮、锁紧螺母、顶丝。所述标定板的支撑板通过螺栓、螺母与连接杆固连。所述支架的法兰底盘通过顶丝与中间连接杆的下端连接，拧紧顶丝时中间连接杆与法兰底盘相对固定，拧松顶丝时中间连接杆与法兰底盘的相对旋转角度可调。中间连接杆的上端通过旋钮、锁紧螺母与所述标定板的连接杆固定，拧紧所述连接支架的旋钮时所述支架与所述标定板相对固定，拧松所述连接支架的旋钮时所述支架与所述标定板的相对角度可调。所述法兰底盘有多个安装孔，能与ur机械臂、yumi机械臂、遨博机械臂的末端法兰相配。

技术总结
本发明公开了一种用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置。用于相机内参标定与机械臂手眼标定的标定板装置包括标定板、支架。所述标定板粘贴一张黑白相间的矩形构成的棋盘图，承担着标定工作中被拍摄物体的功能。所述支架负责标定板装置与机械臂末端或平面的固连，并能够调节标定板的位姿。该标定板装置能用于相机内参标定、眼在手上手眼标定、眼在手外手眼标定等工作，功能丰富；法兰底盘能与UR机械臂、YUMI机械臂等多款机械臂末端法兰相配，通用性高；整个装置结构简洁、操作方便，体积小，制造成本低，应用范围广泛。应用范围广泛。应用范围广泛。


技术研发人员：战强 邹君一
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.07.02
技术公布日：2021/10/15