焊接机器人之视觉系统标定的研究现状

视觉系统标定是将二维图像信息转化为三维空间信息比不可少的一步，主要包括摄像机的内参外参的标定和焊接机器人手眼关系的标定。按照标定过程中是否与机器人的动态控制相结合，可分为离线标定和在线标定两种方法阅，也称作静态标定和动态标定。
离线标定法是借助于平面标靶的一种标定方法。标靶上存在一些具有规律的参考物体，例如圆点、方形等。通过这些特点标记物的图像坐标，可以通过建立方程组来求解参数。Zhuang出一步标定法将机器人视觉系统作为一个整体来计算参数，该种方法精确度很高但是需要进行大量的运算，速度很慢。Tsai例在此基础上提出两步法，第一步采用线性变化的方法来求解外部参数，第二步采用迭代算法来预估畸变系数。Tsai提出的两步标定法影响很深远，是最经典的标法之一，图1一4为其摄像机成像模型。

上海交通大学的苏剑波、朱振友等人崽出了一种快速标定手眼关系的方法。通过视觉传感器获得机器人末端执行器在摄像机坐标系下的三维坐标，同时其在世界坐标系中的三维坐标也可以获得，两坐标系间的对应关系可以通过计算得到。这种方法计算简便，效率比较高，但对机器人及视觉传感器的精度有较高的要求。
在线标定法是一种智能化程度更高的标定方法，适用于某些不方便使用标靶的场合，关键在于计算逆图像雅可比矩阵，是一种动态标定方法。除了实现摄像机内参的标定和手眼关系的标定，还可以对机器人进行伺服控制。该种方法可以计算出机器人路径、速度等参数实际与理想间的偏差，实时校准标定参数。Hosoda使用递归最小二乘法(RLS)来计算图像的雅可比矩阵以实现动态标定。Ma S.D将摄像机平移两次，得到两组包含三次相互正交运动的参数，这些参数被用来计算摄像机的内参。Stringa E等人使用Kalman滤波器来对焊接机器人视觉系统进行在线标定，但是控制精度不够精确。国内上海交通大学研究人员!训，对摄像机的运动轨迹进行选择，来实现在线标定，提高了标定效率。