Método de calibração mão-olho baseado no registro restrito de conjunto de pontos de contorno linear planar

LIU Liang ,  

KANG Ruomei ,  

ZHAO Xinhua ,  

GAO Jianchao ,  

FENG Jingjing ,  

摘要

Para resolver os problemas da complexidade operacional dos métodos tradicionais de calibração, a dificuldade em fabricar o objeto de referência de calibração e a baixa precisão da calibração, toma-se como exemplo um objeto de referência de calibração planar em formato de triângulo retângulo. Com base em um perfilador a laser linear, propõe-se um método de calibração mão-olho com registro restrito de conjunto de pontos de contorno linear. Primeiramente, é exposta a ideia básica de usar o método de registro restrito de conjunto de pontos de contorno para realizar a calibração mão-olho, ilustrando o processo de implementação da calibração com o objeto de referência triangular retângulo assimétrico projetado. Em seguida, com base nas informações do contorno linear do triângulo retângulo, é estabelecido um modelo de registro restrito de conjunto de pontos. Primeiro, utiliza-se um método de registro grosseiro baseado em pontos de canto para reduzir o espaço de busca, depois realiza-se um registro fino baseado na restrição de projeção dos pontos característicos sobre a linha do contorno. Finalmente, utilizando a estratégia de evolução adaptativa baseada na matriz de covariância, obtém-se a solução ótima de ajuste das características do contorno e propõe-se um índice de avaliação do erro de perda do contorno para medir o desempenho dos resultados da calibração. Com base no método descrito, foram realizados experimentos de calibração usando um robô e um sensor de perfil a laser linear. Os resultados mostram que o erro médio de perda de contorno dos parâmetros de calibração obtidos em 12 posturas combinadas do robô é 0.0842, o desvio médio de ajuste do diâmetro da esfera padrão é 0.0185 mm, o desvio padrão máximo do erro de projeção esférica é 0.065 mm, apresentando boa estabilidade e eficiência de solução com alta precisão de calibração; calculam-se os resultados da calibração do objeto de referência em três poses diferentes, o desvio de ajuste do diâmetro da esfera padrão e o desvio padrão do erro de projeção esférica são ambos inferiores a 0.1 mm; a média do desvio padrão das coordenadas do centro da esfera padrão é 0.101 mm, inferior a 0.1487 mm obtido pelo método de calibração de etapa única, mostrando alta robustez, ao mesmo tempo que atende à eficiência e universalidade da calibração, podendo satisfazer os requisitos de precisão industrial.

关键词

calibração mão-olho; características do perfil linear; registro de conjunto de pontos; reconstrução 3D

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