(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210581226.X (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中国科学院长春光学精密机 械与物 理研究所 地址 130033 吉林省长 春市经济技 术开发 区东南湖大路38 88号 (72)发明人 姜金辰　任宏　唐艳慧　刘巧元　 (74)专利代理 机构 长春中科长光知识产权代理 事务所(普通 合伙) 22218 专利代理师 高一明 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 位姿测量相机精度测试系统及测试方法 (57)摘要 本发明提供一种位姿测量相机精度测试系 统及测试方法， 测试方法包括S1、 计算法兰坐标 系与外部基准坐标系的转换关系X、 位姿测量相 机的初始外部基准坐标系与外部基准坐标系的 转换关系T4(0)； S2、 基于轨迹点生成运动轨迹， 及计算每个轨迹点与初始点的六自由度偏差A (n)； S3、 通过X、 T4(0)和A(n)计算位姿测量相机 的外部基准坐标系与 目标位移后的外部基准坐 标系的转换关系T 4(n)； S4、 记录目标在每个轨迹 点时位姿测量相机输 出的位姿T3(n)； S5、 基于T 4 (n)计算相机识别目标在每个轨迹点时的位姿真 值T3'(n)； S6、 通过T3(n)和T3'(n)计算目标在每 个轨迹点时位姿测量相机的测量误差。 本发明相 比现有测试方法具有测试覆 盖面大， 自动化运行 等优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115179276 A 2022.10.14 CN 115179276 A 1.一种位姿测量相机精度测试系统， 所测试的位姿测量相机固定在光学平台上， 其特 征在于， 包括： 目标位姿发生器， 相机识别目标安装在所述目标位姿发生器的法兰上， 随所述目标位 姿发生器在所述 位姿测量相机的视场内运动； 轨迹点生成模块， 用于生成所述目标位姿发生器运动的轨 迹点； 运动轨迹生成模块， 用于根据所述轨 迹点生成所述目标位姿发生器的运动轨 迹； 自由度偏差计算模块， 用于计算每 个轨迹点与初始点的六自由度偏差A(n)， n≥1； 关节测量臂， 用于建立所述目标位姿发生器的法兰坐标系和所述相机识别目标的外部 基准坐标系， 还用于计算所述法兰坐标系与所述外部基准坐标系之间的转换关系 X及所述 位姿测量相机的初始外部基准坐标系与所述相机识别目标 的外部基准坐标系之间的转换 关系T4(0)； 转换关系计算模块， 用于通过下式计算所述位姿测量相机的外部基准坐标系与所述相 机识别目标位移后的外 部基准坐标系之间的转换关系T4(n)： T4(n)＝T4(0)*X‑1*A(n)*X； 相机输出位姿记录模块， 用于记录所述目标位姿发生器在每个轨迹点 时所述位姿测量 相机输出的位姿 T3(n)； 目标位姿真值计算模块， 用于通过下式计算所述相机识别目标在每个轨迹点 时的位姿 真值T3'(n)： T3'(n)＝T2‑1*T4(n)*T1； 其中， T1表示所述相机识别目标的被测基准与所述关节臂的测量基准的之间转换关 系， 由所述关节测量臂计算得到； T2表示所述位姿测量相 机的测量基准与所述位姿测量相 机的外部基准坐标系之间的转换关系， 为所述 位姿测量相机的自带参数； 误差计算模块， 用于通过下式计算所述相机识别目标在每个轨迹点 时所述位姿测量相 机的测量 误差值d(n)： d(n)＝T3(n) ‑T3'(n)。 2.如权利要求1所述的位姿测量相机精度测试系统， 其特征在于， 所述轨迹点生成模块 根据下式计算每 个轨迹点的平面大小： V＝(D*P* C*0.001)/F； 其中， D表示每个轨迹点与所述位姿测量相机的前表面之间的距离； P表示所述位姿测 量相机的分辨率； C表示所述位姿测量相机的像元尺寸； F表示所述位姿测量相机的焦距； V 表示每个轨迹点的平面大小。 3.如权利要求1所述的位姿测量相机精度测试系统， 其特征在于， 还包括误差曲线绘制 模块， 用于根据所述相机识别目标在每个轨迹点时所述位姿测量相机的测量误差值d(n)绘 制误差曲线。 4.利用权利要求1～3中任一项所述的位姿测量相机精度测试系统 的测试方法， 其特征 在于， 包括如下步骤： S1、 通过关节测量臂建立目标位姿发生器的法兰坐标系和相机识别目标的外部基准坐 标系， 以及通过所述关节测量臂计算所述法兰坐标系与所述外部基准坐标系之 间的转换关 系X、 位姿测量相机的初始外 部基准坐标系与所述外 部基准坐标系之间的转换关系T4(0)；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115179276 A 2S2、 通过轨迹点生成模块生成所述目标位姿发生器运动的轨迹点， 并以初始点的所述 法兰坐标系为测试轨迹外部基准， 基于所述轨迹点生成所述 目标位姿发生器的运动轨迹， 以及通过自由度偏差计算模块计算每 个轨迹点与所述初始点的六自由度偏差A(n)， n≥1； S3、 通过转换关系计算模块利用下式计算所述位姿测量相机的外部基准坐标系与所述 相机识别目标位移后的外 部基准坐标系之间的转换关系T4(n)： T4(n)＝T4(0)*X‑1*A(n)*X； S4、 控制所述目标位姿发生器沿所述运动轨迹进行逐点运动， 并通过相机输出位姿记 录模块记录所述目标位姿发生器在每 个轨迹点时所述 位姿测量相机 输出的位姿 T3(n)； S5、 通过目标位姿真值计算模块利用下式计算所述相机识别目标在每个轨迹点时的位 姿真值T3'(n)： T3'(n)＝T2‑1*T4(n)*T1； 其中， T1表示所述相机识别目标的外部基准转换关系， 由所述关节测量臂计算得到； T2 表示所述位姿测量相机与所述位姿测量相机的外部基准坐标系之 间的转换关系， 为所述位 姿测量相机的自带参数； S6、 通过误差计算模块利用通过下式计算所述相机识别目标在每个轨迹点 时所述位姿 测量相机的测量 误差d(n)： d(n)＝T3(n) ‑T3'(n)。 5.权利要求4所述的位姿测量相机精度测试系统的测试方法， 其特征在于， 步骤S1具体 包括如下步骤： S11、 采用所述关节测量臂建立所述目标位姿发生器的法兰坐标系； S12、 固定所述目标位姿发生器的法兰位置， 将所述相机识别目标安装到所述目标位姿 发生器的法兰上， 采用所述关节测量臂建立所述相机识别目标的外 部基准坐标系； S13、 采用所述关节测量臂分别计算所述法兰坐标系与所述外部基准坐标系之间的转 换关系X及所述位姿测量相机的初始外部基准坐标系与所述外部基准坐标系之 间的转换关 系T4(0)。 6.权利要求4所述的位姿测量相机精度测试系统的测试方法， 其特征在于， 在步骤S2 中， 所述轨 迹点生成模块 根据下式每 个轨迹点的平面大小： V＝(D*P* C*0.001)/F； 其中， V表示每个轨迹点的平面大小， D表示每个轨迹点与所述位姿测量相机的前表面 之间的距离； P表示所述位姿测量相机的分辨率； C表示所述位姿测量相机的像元尺寸； F表 示所述位姿测量相机的焦距。 7.权利要求4所述的位姿测量相机精度测试系统的测试方法， 其特征在于， 在步骤S6之 后还包括如下步骤： S7、 通过误差曲线绘制模块基于所述相机识别目标在每个轨迹点 时所述位姿测量相机 的测量误差值d(n)绘制误差曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115179276 A 3