CN112238453B - 视觉导引机器手臂校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉导引机器手臂校正方法，是用在一机器手臂，其运用步骤A)操作条件设定：B)放置校正目标：C)移动操作工具中心点：D)移动影像传感器：E)定位记号影像分析：F)影像与真实距离的校正：G)计算影像校正数据：H)计算影像传感器坐标系补偿量。让本发明提供的视觉导引机器手臂校正方法，不限于特定校正目标，如位图，而只需在校正目标内指定定位记号即可进行校正操作，可让校正操作省时。此外，通过影像分析方式判断坐标位置，也可以且减少因人为判断所产生的目视误差。

Description

视觉导引机器手臂校正方法

技术领域

本发明涉及机器手臂校正有关领域，尤其涉及一种视觉导引机器手臂校正方法。

背景技术

视觉导引机器手臂通常是指在机器手臂的末端效应器上增加一影像传感器，如电荷耦合影像传感器(Charge-coupled Device，CCD)，让机器手臂多了眼睛似的，当影像传感器取得工件位置后，通过机器手臂控制器控制机器手臂将末端效应器移动至工件位置进行取物或放物的操作。

然而，上述取放工件操作要进行之前，必须先让机器手臂通过视觉导引机器手臂校正操作，让控制器可以储存末端效应器和影像传感器镜头之间的坐标位置差。

在传统视觉导引机器手臂系统校正技术中，所使用的校正目标为位图。因为位图为规律的图形，没有方向性，因此需由使用者依序决定在位图上三个特征点。接着，校正人员先控制机器手臂移动至适当高度，使相机可拍到完整的位图影像，此位置即为影像校正点。用户在图像处理软件中的位图影像上输入上述三个特征点的影像坐标，并且输入位图中点与点之间在真实世界中的中心距离，通过图像处理软件计算影像坐标系至真实世界坐标系的坐标系转换关系，如此图像处理软件中便定义了真实世界坐标系X-Y。

在前述校正程序结束后，校正人员还要移动机器手臂，将机器手臂操作工具工作点依序移动至上述三个特征点，并记录工具工作点位于该特征点的机器手臂坐标值。当校正完成后，机器手臂控制器内部会根据上述机器手臂坐标值自动计算并定义机器手臂的基底坐标系。此时，机器手臂的基底坐标系将会与图像处理软件中真实世界坐标系重合。因此，当图像处理软件分析影像并经过转换取得对象的真实世界坐标，便可直接传送给机器手臂进行操作，而不需通过额外的转换。

然而，传统视觉导引机器手臂校正技术因需要完全仰赖人力，使得程序费时且容易产生误差。此外，操作工具工作点是否正确移动至各特征点，也端赖校正人员目视确认，所以可能因校正人员不同而产生不同的校正结果产生目视误差。

相关技术，如美国US6812665号专利公报，说明一种脱机相对校准的方法，能够依据机器手臂工具中心点(tool center point，TCP)与工件之间的误差进行补偿，创建精确的加工路径。然而，机器手臂需事先了解标准工件的外形参数进行标准参数校正，上线操作时以强制反馈或位移传感器获得当前的工件与标准工件参数误差进行补偿。

美国US7019825号专利公报，说明一种由架设于机器手臂末端相机获取至少两张工件影像的手眼校正方法。手臂移动获取至少两张影像通过投影不变描述进行手臂与相机的旋转及平移向量计算。然而，获取至少两张以上的工件影像进行投影不变计算，拍摄工件需要限定有足够边缘信息，否则转换需进行优化计算费时及无法获得良好结果。

还有美国US20050225278A1号专利公报提供一种测量系统，用于确定机器手臂的移动方式，使得工具中心点在光接收表面上的位置移动到光接收表面上的预定点，通过所确定的位置来移动机器人并储存机器手臂位置，来确定工具中心点相对于机器人的工具安装表面的位置。此种实施方式在影像校正的手法上，需将校正工具中心点位置由机器手臂带动至对准图像显示的中心点位，做为共同坐标系计算的基底。故在人员手动校点操作过程中是较烦琐以及费时。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种视觉导引机器手臂校正方法，其可让校正操作省时且减少产生误差。

因此，依据本发明所提供的一种视觉导引机器手臂校正方法用于一机器手臂，该机器手臂具有一基座；该机器手臂末端具有一个法兰面；该机器手臂电性连接一控制器，该控制器具有输入数据、输出数据、储存数据、处理运算数据及显示数据的功能；该控制器预先储存一基底坐标系和一法兰坐标系，该基底坐标系，是由相互垂直的一X轴、一Y轴、一Z轴所构成的坐标空间，该基底坐标具有一基底坐标原点；该机器手臂具有一个工作范围；该法兰坐标系，是由相互垂直的一X1轴、一Y1轴、一Z1轴所构成的坐标空间，该法兰坐标系具有一法兰坐标原点；一个操作工具安装在该法兰面；该操作工具具有一个操作工具中心点；该控制器设定一操作工具坐标系，该操作工具坐标系是由相互垂直的一X2轴、一Y2轴、一Z2轴所构成的坐标空间，该操作工具坐标系具有一操作工具坐标原点，该操作工具坐标原点位于该操作工具中心点；一个影像传感器，安装在该法兰面，并且电性连接该控制器；该影像传感器内部具有一影像感测芯片，该影像感测芯片具有一影像感测平面；该控制器设定一影像传感器第一坐标系，其是由相互垂直的一X3轴、一Y3轴、一Z3轴所构成的坐标空间，该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面需平行于该影像感测芯片的该影像感测平面；该影像传感器第一坐标系具有一影像传感器第一坐标原点；使用者能够操作该控制器选择该法兰坐标系、该操作工具坐标系或该影像传感器第一坐标系作为一当前坐标系，该当前坐标系表示目前正在使用的坐标系；其特征在于：A)操作条件设定：在该控制器设定在该基底坐标系下的一校正高度、一第一校正坐标点、一第二校正坐标点、一第三校正坐标点和一第四校正坐标点；B)放置校正目标：放置一校正目标于该机器手臂的工作范围之内；该校正目标具有一个定位记号；C)移动操作工具中心点：选择该操作工具坐标系为该当前坐标系，操作该机器手臂移动该操作工具，使该操作工具中心点被移动至该定位记号上；该控制器储存在该基底坐标系下的一当前位置坐标；D)移动影像传感器：选择该影像传感器第一坐标系为该当前坐标系并且加入该校正高度；该控制器控制该机器手臂移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至一校正基准位置坐标，该校正基准位置坐标位于该定位记号上方，只有Z轴坐标值相差为该校正高度；E)定位记号影像分析：该影像传感器撷取一定位影像，该定位影像是具有该定位记号的影像；该控制器通过一影像分析软件在该定位影像设定一定位影像中心并且分析该定位影像；通过该影像分析软件取得该定位影像中的定位记号相对于该定位影像中心的位置，而让该控制器取得一定位记号影像坐标；F)影像与真实距离的校正：操作该机器手臂，移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点；该影像传感器在该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点的时候，分别撷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由该控制器通过该影像分析软件分析该第一影像、该第二影像、该第三影像和该第四影像，分别取得该定位记号在该第一至第四影像内的一第一校正影像坐标、一第二校正影像坐标、一第三校正影像坐标和一第四校正影像坐标；G)计算影像校正数据：已知在该基底坐标系下的该第一至该第四校正坐标点的坐标值，以及该第一校正影像坐标至该第四校正影像坐标，可以计算得出一影像校正数据；通过该影像校正数据，可以了解影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系；H)计算影像传感器坐标系补偿量：利用该定位记号影像坐标与该影像校正数据，计算一影像传感器第一坐标系补偿量，补偿该影像传感器影像中位置与该操作工具位置的误差。

通过以上提供的方法，本发明提供的视觉导引机器手臂校正方法，其不限于特定校正目标，如位图，而只需在校正目标内指定定位记号即可进行校正操作，可让校正操作省时。此外，通过影像分析方式判断坐标位置，也可以且减少因人为判断所产生的目视误差。

值得一提的是，步骤A)中，该第一至第四校正坐标点的Z轴分量都相同，位于相同高度。

此外，如权利要求1所述的视觉导引机器手臂校正方法，其中：该校正坐标点的数量需要四个以上。但是，愈多坐标点用来校正，则运算量愈大，运算时间愈多，运算成本增加，故要选择适当的校正点数量，而在本实施例中是操作四点校正。

另外，步骤G)中，该影像校正数据的计算方法如下，已知该第一至第四校正坐标点的坐标分别为X_ri＝[x_ri y_ri]^T，i＝1-4，而对应的该第一至第四校正影像坐标为X_ci＝[x_ciy_ci]^T，i＝1-4，分别以矩阵表示如下：

上述矩阵X_R为该基底坐标系下该第一至第四校正坐标点所构成，而矩阵X_C则为影像空间中该第一至第四校正影像坐标所构成，以如下关系式表示：

X_R＝AX_c，

矩阵A为两平面坐标系间的仿射变换矩阵(Affine transformation matrix)，通过计算矩阵X_c的摩尔-彭若斯广义逆矩阵X_c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可计算出矩阵A，即：

A＝X_RX_c ⁺，

广义逆矩阵X_c ⁺可利用奇异值分解法(Singular Value Decomposition，SVD)进行求解，而矩阵A即为该影像校正数据，显示影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系。

还可以在步骤H)中，将该影像传感器第一坐标系补偿量设定至该控制器，产生一传感器第二坐标系。

附图说明

图1是本发明优选实施例的系统示意图，显示机器手臂；

图2是本发明优选实施例的校正目标示意图；

图3是本发明优选实施例的流程方块图；

图4是本发明优选实施例的影像传感器撷取影像示意图，显示影像具有校正目标、定位记号和影像中心。

符号说明：

10机器手臂 11基座

12法兰面 13控制器

15操作工具 17影像传感器

171影像感测芯片 171a影像感测平面

18校正目标 181定位记号

P1第一校正坐标点 P2第二校正坐标点

P3第三校正坐标点 P4第四校正坐标点

Psp当前位置坐标 Pcp校正基准位置坐标

TCP操作工具中心点 Xcs定位记号影像坐标

Xc1第一校正影像坐标 Xc2第二校正影像坐标

Xc3第三校正影像坐标 Xc4第四校正影像坐标

Zca1校正高度

基底坐标系：

X轴 Y轴 Z轴

法兰坐标系：

X1轴 Y1轴 Z1轴

操作工具坐标系：

X2轴 Y2轴 Z2轴

影像传感器第一坐标系：

X3轴 Y3轴 Z3轴

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术特点所在，现举以下的优选实施例并配合附图说明如后，其中：

如图1-图4所示，本发明一优选实施例所提供的一种视觉导引机器手臂校正方法，用于一机器手臂10，该机器手臂为六轴机器手臂，该机器手臂10具有一基座11。该机器手臂10末端具有一个法兰面12供连接物体。该机器手臂10电性连接一控制器13，该控制器13具有输入数据、输出数据、储存数据、处理运算数据及显示数据的功能。在该机器手臂10出厂时，该控制器13预先储存一基底坐标系和一法兰坐标系。该基底坐标系，是由相互垂直的一X轴、一Y轴、一Z轴所构成的坐标空间，该基底坐标具有一基底坐标原点，在本实施例中该原点位于基座11，但不以此为限，可以选择在其他地方。该机器手臂10在该基底坐标系下具有一个工作范围。该法兰坐标系，是由相互垂直的一X1轴、一Y1轴、一Z1轴所构成的坐标空间，该法兰坐标系具有一法兰坐标原点，在本实施例中该法兰坐标原点位于该法兰面12的几何中心。该法兰坐标系与该基底坐标系关系为x1，y1，z1，a1，b1，c1，其中：

x1：该法兰坐标系的X1轴向与该基底坐标系的该X轴向的距离关系；

y1：该法兰坐标系的Y1轴向与该基底坐标系的该Y轴向的距离关系；

z1：该法兰坐标系的Z1轴向与该基底坐标系的该Z轴向的距离关系；

a1：该法兰坐标系的X1轴向绕着该基底坐标系的该X轴向的旋转角度；

b1：该法兰坐标系的Y1轴向绕着该基底坐标系的该Y轴向的旋转角度；

c1：该法兰坐标系的Z1轴向绕着该基底坐标系的该Z轴向的旋转角度。

一个操作工具15安装在该法兰面12，在本实施例中该操作工具15以吸盘举例，但是不以此为限。该操作工具15具有一个操作工具中心点(tool center point，TCP)。用户在该控制器13设定一操作工具坐标系，该操作工具坐标系是由相互垂直的一X2轴、一Y2轴、一Z2轴所构成的坐标空间，该操作工具坐标系具有一操作工具坐标原点，该操作工具坐标原点位于该操作工具中心点TCP。该操作工具坐标系与法兰坐标系的关系为x2，y2，z2，a2，b2，c2，其中：

x2：该操作工具坐标系的X2轴向与该法兰坐标系的该X1轴向的距离关系；

y2：该操作工具坐标系的Y2轴向与该法兰坐标系的该Y1轴向的距离关系；

z2：该操作工具坐标系的Z2轴向与该法兰坐标系的该Z1轴向的距离关系；

a2：该操作工具坐标系的X2轴向绕着该法兰坐标系的该X1轴向的旋转角度；

b2：该操作工具坐标系的Y2轴向绕着该法兰坐标系的该Y1轴向的旋转角度；

c2：该操作工具坐标系的Z2轴向绕着该法兰坐标系的该Z1轴向的旋转角度。

一个影像传感器17，在本实施例为电荷耦合影像传感器(Charge CoupledDevice，CCD)，安装在该法兰面12，并且电性连接该控制器13，该影像传感器17用来撷取影像。需说明的是，该影像传感器17内部具有一影像感测芯片171，该影像感测芯片171具有一影像感测平面171a(图中未示)。用户在该控制器13设定一影像传感器第一坐标系，其是由相互垂直的一X3轴、一Y3轴、一Z3轴所构成的坐标空间，该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面需平行于该影像感测芯片171的该影像感测平面171a。该影像传感器第一坐标系具有一影像传感器第一坐标原点，在本实施例中，该影像传感器第一坐标原点位于该影像感测平面171a。该影像传感器第一坐标系与法兰坐标系的关系为x3，y3，z3，a3，b3，c3，其中：

x3：该影像传感器第一坐标系的X3轴向与该法兰坐标系的该X1轴向的距离关系；

y3：该影像传感器第一坐标系的Y3轴向与该法兰坐标系的该Y1轴向的距离关系；

z3：该影像传感器第一坐标系的Z3轴向与该法兰坐标系的该Z1轴向的距离关系；

a3：该影像传感器第一坐标系的X3轴向绕着该法兰坐标系的该X1轴向的旋转角度；

b3：该影像传感器第一坐标系的Y3轴向绕着该法兰坐标系的该Y1轴向的旋转角度；

c3：该影像传感器第一坐标系的Z3轴向绕着该法兰坐标系的该Z1轴向的旋转角度。

另需说明的是，使用者能够操作该控制器13选择该法兰坐标系、该操作工具坐标系或该影像传感器第一坐标系作为一当前坐标系，该当前坐标系表示目前正在使用的坐标系。用户在该基底坐标系下设定一位置点，而在选择完该当前坐标系后，该控制器13将会控制该当前坐标系的原点移动至该位置点，并且使得该当前坐标系的X1Y1平面、X2Y2平面或X3Y3平面平行于该基底坐标系的XY平面。例如，用户选择该操作工具坐标系作为该当前坐标系时，该控制器13会控制该机器手臂10使得该操作工具坐标原点移动至该位置点，且该工具坐标系的该X2轴和该Y2轴构成的X2Y2平面平行于该基底坐标系的该X轴和该Y轴构成的XY平面。又如，用户选择该影像传感器第一坐标系作为该当前坐标系时，该控制器13会控制该机器手臂10使得该影像传感器第一坐标原点移动至该位置点，且该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面平行于该基底坐标系的该X轴和该Y轴构成的XY平面。

如图3所示，本发明提供的视觉导引机器手臂校正方法包含有下列步骤：

A)操作条件设定

使用者在该控制器13设定在该基底坐标系下的一校正高度Zca1、一第一校正坐标点P1、一第二校正坐标点P2、一第三校正坐标点P3和一第四校正坐标点P4。需说明的是，该第一至第四校正坐标点P1-P4的Z轴分量都相同，位于相同高度。

B)放置校正目标

使用者放置一校正目标18于该机器手臂10的工作范围之内。该校正目标18具有一个定位记号181，在本实施例中该定位记号181为圆点，但是不以圆点为限。

C)移动操作工具中心点

选择该操作工具坐标系为该当前坐标系，操作该机器手臂10移动该操作工具15，使该操作工具中心点TCP被移动至该定位记号181上。该控制器13储存在该基底坐标系下的一当前位置坐标Psp。

D)移动影像传感器

选择该影像传感器第一坐标系为该当前坐标系并且加入该校正高度Zca1。该控制器13控制该机器手臂10移动该影像传感器17，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至一校正基准位置坐标Pcp，该校正基准位置坐标Pcp位于该定位记号181上方。在该基底坐标系下，该校正基准位置坐标Pcp与该当前位置坐标Psp相比，只有Z轴坐标值相差为该校正高度Zca1，其他X轴、Y轴分量数值相同。

E)定位记号影像分析

该影像传感器17撷取一定位影像，该定位影像是具有该定位记号181的影像。该控制器13通过一影像分析软件在该定位影像设定一定位影像中心并且分析该定位影像，在本实施例中，该定位影像中心为该定位影像的几何中心，但是不以此为限。通过该影像分析软件取得该定位影像中的定位记号相对于该定位影像中心的位置，而让该控制器13取得一定位记号影像坐标Xcs。

此外，前面提到的该影像分析软件为一般市售影像分析软件，用来确定影像内的物体并且分析其在影像内的坐标位置，在此恕不赘述。

F)影像与真实距离的校正

操作该机器手臂10，移动该影像传感器17，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点P1-P4。该影像传感器17在该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点P1-P4的时候，分别撷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由该控制器13通过该影像分析软件分析该第一影像、该第二影像、该第三影像和该第四影像，分别取得该定位记号181在该第一至第四影像内的一第一校正影像坐标Xc1、一第二校正影像坐标Xc2、一第三校正影像坐标Xc3和一第四校正影像坐标Xc4。

G)计算影像校正数据

已知在该基底坐标系下的该第一至该第四校正坐标点P1-P4的坐标值(真实空间)，以及该定位记号181在该第一至第四影像内的该第一校正影像坐标Xc1、该第二校正影像坐标Xc2、该第三校正影像坐标Xc3和该第四校正影像坐标Xc4(影像空间)，可以计算影像内的距离与真实空间(基底坐标系)的距离关系，而得出一影像校正数据。通过该影像校正数据，可以了解影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系。

需说明的是，本实施例是以四点校正作为实施例，但不限于四点，而是四点以上都可以。愈多坐标点用来校正，则运算量愈大，运算时间愈多，运算成本增加，故要选择适当的校正点数量，而在本实施例中是操作四点校正。

在本实施例中的该影像校正数据的计算方法如下，但是不以此为限。

已知该第一至第四校正坐标点P1-P4的坐标分别为X_ri＝[x_ri y_ri]^T，i＝1-4。而对应的该第一至第四校正影像坐标为X_ci＝[x_ci y_ci]^T，i＝1-4。分别以矩阵表示如下：

上述矩阵X_R为该基底坐标系下该第一至第四校正坐标点P1-P4所构成，而矩阵X_C则为影像空间中该第一至第四校正影像坐标所构成，以如下关系式表示：

X_R＝AX_c，

矩阵A为两平面坐标系间的仿射变换矩阵(Affine transformation matrix)。通过计算矩阵X_c的摩尔-彭若斯广义逆矩阵X_c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可计算出矩阵A，即：

A＝X_RX_c ⁺，

广义逆矩阵X_c ⁺可利用奇异值分解法(Singular Value Decomposition，SVD)进行求解。而矩阵A即为该影像校正数据，显示影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系。

H)计算影像传感器第一坐标系补偿量

利用该定位记号影像坐标Xcs与该影像校正数据，计算一影像传感器第一坐标系补偿量。

在理想状况下。由于该工具坐标系的该X2轴和该Y2轴构成的X2Y2平面，以及该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面皆平行于该基底坐标系的该X轴和该Y轴构成的XY平面，又该校正基准位置坐标Pcp与该当前位置坐标Psp只相差为该校正高度Zca1而无X轴、Y轴上的分量差异，若是该工具坐标系和该影像传感器第一坐标系之间的转换为理想情况时，则将使得该定位影像内的定位记号位于该定位影像中心，也代表着在该操作工具坐标系下的该定位记号181所在位置，将与在该影像传感器坐标系的该影像中心重合。如此一来，在获知该影像校正数据(该影像内的距离与真实世界的距离比例)后，用户即可通过该影像传感器17撷取的画面数据和该影像校正数据，直觉地操作该控制器13控制该机器手臂10并且控制该操作工具15。

然而，在一般情况下，该定位记号181在该影像内的位置与该影像中心会有误差而需有一影像补偿量T_comp去补偿。由于该定位记号影像坐标Xcs即为该定位点181在该定位影像内以该定位影像中心为原点的坐标值，所以，可以将该定位记号影像坐标Xcs的坐标值转化为该影像补偿量T_comp，显示转换该工具坐标系和该影像传感器第一坐标系在影像内需补偿的误差。若要以该定位点181为中心并且通过从该影像传感器17撷取的影像直觉地控制该操作工具，仅需将该影像补偿量T_comp加入该影像传感器17撷取的影像即可使得画面中的定位点影位于画面中心，而方便使用者直觉地通过该传感器撷取的画面操作该操作工具。而关于控制器13的部分，则需要该影像传感器第一坐标系补偿量，以控制该操作工具的移动，补偿该影像传感器17影像中位置与该操作工具位置的误差。

值得一提的是，还可以将该影像传感器第一坐标系补偿量设定至该控制器13，产生一传感器第二坐标系。如此一来毋须每次将补偿量加入该影像传感器17撷取的影像，而是让该机器手臂10带动该影像传感器17运动时，直接让该影像传感器第一坐标系补偿量加入该传感器17移动位置，方便用户使用。

通过以上提供的方法，本发明提供的视觉导引机器手臂校正方法，其不限于特定校正目标，如位图，而只需在校正目标内指定定位记号即可进行校正操作，可让校正操作省时。此外，通过影像分析方式判断坐标位置，也可以且减少因人为判断所产生的目视误差。

Claims (5)

1.一种视觉导引机器手臂校正方法，用于一机器手臂，该机器手臂具有一基座；该机器手臂末端具有一个法兰面；该机器手臂电性连接一控制器，该控制器具有输入数据、输出数据、储存数据、处理运算数据及显示数据的功能；该控制器预先储存一基底坐标系和一法兰坐标系，该基底坐标系，是由相互垂直的一X轴、一Y轴、一Z轴所构成的坐标空间，该基底坐标系 具有一基底坐标原点；该机器手臂具有一个工作范围；该法兰坐标系，是由相互垂直的一X1轴、一Y1轴、一Z1轴所构成的坐标空间，该法兰坐标系具有一法兰坐标原点；一个操作工具安装在该法兰面；该操作工具具有一个操作工具中心点；该控制器设定一操作工具坐标系，该操作工具坐标系是由相互垂直的一X2轴、一Y2轴、一Z2轴所构成的坐标空间，该操作工具坐标系具有一操作工具坐标原点，该操作工具坐标原点位于该操作工具中心点；一个影像传感器，安装在该法兰面，并且电性连接该控制器；该影像传感器内部具有一影像感测芯片，该影像感测芯片具有一影像感测平面；该控制器设定一影像传感器第一坐标系，其是由相互垂直的一X3轴、一Y3轴、一Z3轴所构成的坐标空间，该影像传感器第一坐标系的该X3轴和该Y3轴构成的X3Y3平面需平行于该影像感测芯片的该影像感测平面；该影像传感器第一坐标系具有一影像传感器第一坐标原点；使用者能够操作该控制器选择该法兰坐标系、该操作工具坐标系或该影像传感器第一坐标系作为一当前坐标系，该当前坐标系表示目前正在使用的坐标系；该视觉导引机器手臂校正方法包含下列步骤，其特征在于：

A)操作条件设定：

在该控制器设定在该基底坐标系下的一校正高度、一第一校正坐标点、一第二校正坐标点、一第三校正坐标点和一第四校正坐标点；

B)放置校正目标：

放置一校正目标于该机器手臂的工作范围之内；该校正目标具有一个定位记号；

C)移动操作工具中心点：

选择该操作工具坐标系为该当前坐标系，操作该机器手臂移动该操作工具，使该操作工具中心点被移动至该定位记号上；该控制器储存在该基底坐标系下的一当前位置坐标；

D)移动影像传感器：

选择该影像传感器第一坐标系为该当前坐标系并且加入该校正高度；该控制器控制该机器手臂移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至一校正基准位置坐标，该校正基准位置坐标位于该定位记号上方，只有Z轴坐标值相差为该校正高度；

E)定位记号影像分析：

该影像传感器撷取一定位影像，该定位影像是具有该定位记号的影像；该控制器通过一影像分析软件在该定位影像设定一定位影像中心并且分析该定位影像；通过该影像分析软件取得该定位影像中的定位记号相对于该定位影像中心的位置，而让该控制器取得一定位记号影像坐标；

F)影像与真实距离的校正：

操作该机器手臂，移动该影像传感器，使得该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点；该影像传感器在该影像传感器第一坐标原点被移动至该第一至第四校正坐标点的时候，分别撷取一第一影像、一第二影像、一第三影像和一第四影像，由该控制器通过该影像分析软件分析该第一影像、该第二影像、该第三影像和该第四影像，分别取得该定位记号在该第一至第四影像内的一第一校正影像坐标、一第二校正影像坐标、一第三校正影像坐标和一第四校正影像坐标；

G)计算影像校正数据：

已知在该基底坐标系下的该第一至该第四校正坐标点的坐标值，以及该第一校正影像坐标至该第四校正影像坐标，可以计算得出一影像校正数据；通过该影像校正数据，可以了解影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系；

H)计算影像传感器坐标系补偿量：

利用该定位记号影像坐标与该影像校正数据，计算一影像传感器第一坐标系补偿量，补偿该影像传感器影像中位置与该操作工具位置的误差。

2.根据权利要求1所述的视觉导引机器手臂校正方法，其中：步骤A)中，该第一至第四校正坐标点的Z轴分量都相同，位于相同高度。

3.根据权利要求1所述的视觉导引机器手臂校正方法，其中：该校正坐标点的数量需要四个以上。

4.根据权利要求1所述的视觉导引机器手臂校正方法，其中：步骤G)中，该影像校正数据的计算方法如下：

已知该第一至第四校正坐标点的坐标分别为X_ri＝[x_ri y_ri]^T，i＝1-4，而对应的该第一至第四校正影像坐标为X_ci＝[x_ci y_ci]^T，i＝1-4，分别以矩阵表示如下：

上述矩阵X_R为该基底坐标系下该第一至第四校正坐标点所构成，而矩阵X_C则为影像空间中该第一至第四校正影像坐标所构成，以如下关系式表示：

X_R＝AX_c，

矩阵A为两平面坐标系间的仿射变换矩阵(Affine transformation matrix)，通过计算矩阵X_c的摩尔-彭若斯广义逆矩阵X_c ⁺(Moore-Penrose pseudo-inverse matrix)即可计算出矩阵A，即：

A＝X_RX_c ⁺，

广义逆矩阵X_c ⁺可利用奇异值分解法(Singular Value Decomposition，SVD)进行求解，而矩阵A即为该影像校正数据，显示影像内的距离和真实世界的距离之间的转换关系。

5.根据权利要求1所述的视觉导引机器手臂校正方法，其中：在步骤H)中，将该影像传感器第一坐标系补偿量设定至该控制器，产生一传感器第二坐标系。

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