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焊接机器人双目视觉系统标定试验

时间：2017-11-29 来源：机器人在线 阅读：6717
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焊接机器人双目视觉系统标定试验

本论文使用的双目成像系统采用加拿大Point Grey公司研发的Bumblebee2双目摄像机。标定模板采用自制经典的棋盘格模板，整个模板由9×13个黑白块组成，每个块大小20 X 20mm，如图2.7所示。
 
利用棋盘模板，分别用摄像机拍摄摆放角度不同的棋盘格，通过MATLAB标定工具箱进行摄像机标定计算。该标定工具箱在标定过程中需要手动选择角点进行定位，存在一定的误差，同时还容易出现手误，致使标定过程需要重新开始，针对这种情况，将经优化的角点提取算法加入到Extract grid corners函数中，使标定过程中自动提取角点，减小标定时的不必要误差，同时提高标定速度。如图2.8为标定程序主界面，图2.9和图2.10为标定主要过程。
 
 
标定试验过程如下:
1)分别用左、右摄像头对不同摆放角度的标定模板进行拍摄，左、右摄像头各拍16组标定板图片。
2)将标定工具箱文件夹放到MATLAB工作路径下，并运行主函数calib_gui调用标定程序，运行后程序主界面如图2.8 0
3)运行Read Images读取步骤1采集的标定模板图片，如图2.9。
4)提取角点，根据灰度值的变化情况在其领域内搜索精确的坐标值，选定坐标系原点。
5)分析各个标定板图片中的坐标值，基于此运行程序计算摄像机的内部参数。
6)运行m文件stereo_gui，将已标定摄像机的内参导入，进一步计算摄像机外部参数。
针对Bumblebee2双目摄像机，其标定结果如下:
左摄像机内部参数:
焦距:fc_ left=[509.58892, 503.02896]
主点坐标:cc_ left=[317.00521, 249.69552]
坐标轴夹角:angle of pixel axes=89.92256 degrees
畸变系数:kc_ left=[-0.16528,0.18006,-0.00176,0.00048]
右摄像机内部参数
焦距:fc_ right=[509.52551, 502.82896]
主点坐标:cc_ right=[315.99581, 243.39564]
坐标轴夹角:angle of pixel axes=89.88685
畸变系数:kc_ right=[-0.14844,0.14266,-0.00090,0.00065]
摄像机外部参数:
 
 
摄像机定标搭建了焊缝从三维空间WCS到成像平面二维IPCs的桥梁。标定精度是决定视觉伺服控制系统精度的关键因素之一。因此，视觉系统的标定是视觉伺服控制系统中不可缺少的一个重要步骤。本章针对摄像机标定主要做了一下
工作:
1)分析视觉系统常用的ccD摄像机成像原理和标定方法，并结合Bumblebee2摄像机的参数介绍了摄像机参数的标定过程;
2)在畸变校正的小孔模型下，采用经典成熟的标定方法进行了摄像机内部和外部参数的标定。同时给出了视觉系统中手眼的标定;
3)在Matlab标定工具箱基础上，改进了标定程序，使其具有快速性、准确性和可靠性等优点。
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