一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，將調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)相配合，實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)系統(tǒng)的全自動(dòng)標(biāo)定，可以完成圖像下的位置數(shù)據(jù)到機(jī)器人坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，指導(dǎo)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)進(jìn)行抓取。
【專利說(shuō)明】一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全自動(dòng)換電機(jī)器人是電動(dòng)汽車(chē)充換電站的核心設(shè)備,其基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)、充當(dāng)機(jī)器人眼睛的視覺(jué)系統(tǒng)、對(duì)機(jī)器人機(jī)械手進(jìn)行控制的PLC控制系統(tǒng)，還包括協(xié)調(diào)視覺(jué)系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的主控中心，其中視覺(jué)系統(tǒng)包括設(shè)置在電動(dòng)汽車(chē)上方用于獲取電動(dòng)汽車(chē)圖像的頂部相機(jī)、用于獲取電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)待換電池圖像的側(cè)部相機(jī)，側(cè)部相機(jī)是安裝在機(jī)械手上的。
[0003]隨著自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于無(wú)人化操作、全自動(dòng)運(yùn)行要求越來(lái)越高，減少人工干預(yù)、采用機(jī)器人替代人力是自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，因此視覺(jué)系統(tǒng)也成為自動(dòng)化設(shè)備中用來(lái)充當(dāng)人眼來(lái)給機(jī)器提供信息指導(dǎo)操作的必不可少的環(huán)節(jié)。視覺(jué)系統(tǒng)如何提供基于機(jī)器人坐標(biāo)系的精確位置是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
[0004]目標(biāo)定位是視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用最多的方向，無(wú)論是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)追蹤還是定位抓取，通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)獲取工件坐標(biāo)并提供給機(jī)器人是完成自動(dòng)化抓取的前提保障。視覺(jué)系統(tǒng)獲取的位置是基于圖像坐標(biāo)系下的位置，而機(jī)器人進(jìn)行工件抓取需要獲取的是機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置，完成精確的圖像坐標(biāo)下的位置到機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置轉(zhuǎn)換是獲取機(jī)器人坐標(biāo)系下坐標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，用于得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)器坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，完成圖像下的位置數(shù)據(jù)到機(jī)器人坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，指導(dǎo)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)進(jìn)行抓取。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，其特殊之處在于:包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下:
[0008]A)頂部相機(jī)的標(biāo)定
[0009]I】在機(jī)器人的機(jī)械手上正對(duì)頂部相機(jī)的視野范圍內(nèi)固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心，
[0010]2】設(shè)定機(jī)器人的移動(dòng)步長(zhǎng)L及機(jī)器人的移動(dòng)次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心，
[0011]3】調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心，
[0012]4】調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，
[0013]5】PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動(dòng)，移動(dòng)到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心，
[0014]6】調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，
[0015]重復(fù)步驟4】-6】直至完成η次移動(dòng)，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù) B0、B1、B2......Bn,
[0016]7】通過(guò)標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0、Β1、Β2……Bn及機(jī)械手的移動(dòng)距離，得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動(dòng)距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定；
[0017]B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定
[0018]I】在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對(duì)側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，所述側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上，
[0019]其余標(biāo)定步驟參照頂部相機(jī)的標(biāo)定。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0021]1、本發(fā)明提供一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，可以完成圖像下的位置數(shù)據(jù)到機(jī)器人坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，指導(dǎo)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)進(jìn)行抓取。
[0022]2、本發(fā)明視覺(jué)標(biāo)定方法，將調(diào)試控制中心與PLC控制系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)相配合，實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)系統(tǒng)的全自動(dòng)標(biāo)定，成功解決了人工調(diào)試誤差大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、結(jié)果輸出不統(tǒng)一等問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明標(biāo)定時(shí)采用的系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】`
[0024]以下對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，其視覺(jué)標(biāo)定系統(tǒng)包括設(shè)置在電動(dòng)汽車(chē)上方用于獲取電動(dòng)汽車(chē)位置的頂部相機(jī)、用于獲取電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)待換電池位置的側(cè)部相機(jī)，側(cè)部相機(jī)是安裝在機(jī)械手上的。如圖1所示，調(diào)試控制中心分別與PLC控制系統(tǒng)與視覺(jué)系統(tǒng)通信。
[0026]該標(biāo)定方法包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下:
[0027]Α)頂部相機(jī)的標(biāo)定
[0028]I】在機(jī)器人的機(jī)械手上正對(duì)頂部相機(jī)的視野范圍固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，
[0029]2】設(shè)定機(jī)器人的移動(dòng)步長(zhǎng)L及機(jī)器人的移動(dòng)次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心，
[0030]3】調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心；
[0031]4】調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，
[0032]5】PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動(dòng)，移動(dòng)到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心，
[0033]6】調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，
[0034]重復(fù)步驟4】_6】直至完成η次移動(dòng)，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BO、B1、Β2......Bn,[0035]7】通過(guò)標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù)B0、B1、B2……Bn及機(jī)械手的移動(dòng)距離，得出圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動(dòng)距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定。
[0036]B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定
[0037]I】在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對(duì)側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心，側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上，
[0038]2】設(shè)定機(jī)器人的移動(dòng)步長(zhǎng)L及機(jī)器人的移動(dòng)次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心，
[0039]3】調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，側(cè)部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在側(cè)部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心；
[0040]4】調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，
[0041]5】PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動(dòng)，移動(dòng)到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心，
[0042]6】調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至側(cè)部相機(jī)，側(cè)部相機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在側(cè)部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，
[0043]重復(fù)步驟4】-6】直至完成η次移動(dòng)，得到標(biāo)定板在側(cè)部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù) B0、B1、B2.... ..Bn,
[0044]7】通過(guò)標(biāo)定板在側(cè)部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù)Β0、Β1、Β2……Bn及機(jī)械手的移動(dòng)距離，得出側(cè)部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動(dòng)距離之間的關(guān)系；完成側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定；
[0045]為了提高標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，在頂部相機(jī)與側(cè)部相機(jī)標(biāo)定時(shí)，可控制機(jī)器人按照相同的步長(zhǎng)原路返回，參照步驟2-6】的標(biāo)定方法，獲取標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的另一組圖像數(shù)據(jù)，可對(duì)兩次獲得結(jié)果求均值。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)器人的視覺(jué)標(biāo)定方法，其特征在于:包括頂部相機(jī)的標(biāo)定及側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定，具體步驟如下: A)頂部相機(jī)的標(biāo)定 I】在機(jī)器人的機(jī)械手上正對(duì)頂部相機(jī)的視野范圍內(nèi)固定安裝標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置A，錄入調(diào)試控制中心， 2】設(shè)定機(jī)器人的移動(dòng)步長(zhǎng)L及機(jī)器人的移動(dòng)次數(shù)η ;錄入調(diào)試控制中心， 3】調(diào)試控制中心發(fā)送拍照指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)拍下位于當(dāng)前位置A的標(biāo)定板，提取標(biāo)定板在頂部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0，并將此位置數(shù)據(jù)反饋給調(diào)試控制中心，4】調(diào)試控制中心將標(biāo)定板的下一位置信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)， 5】PLC控制系統(tǒng)控制機(jī)械手移動(dòng)，移動(dòng)到下一位置后，PLC控制系統(tǒng)將到位信息反饋至調(diào)試控制中心， 6】調(diào)試控制中心接收到位信息后，發(fā)送指令至頂部相機(jī)，頂部相機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行拍照，提取標(biāo)定板在頂部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)BI，并將此圖像坐標(biāo)反饋給調(diào)試控制中心，重復(fù)步驟4】-6】直至完成η次移動(dòng)，得到標(biāo)定板在頂部圖像坐標(biāo)下的一組位置數(shù)據(jù)BO、B1、Β2......Bn, 7】通過(guò)標(biāo)定板在頂部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)Β0、Β1、Β2……Bn及機(jī)械手的移動(dòng)距離，得出頂部相機(jī)圖像坐標(biāo)下的位置數(shù)據(jù)與機(jī)械手移動(dòng)距離之間的關(guān)系；完成頂部相機(jī)的標(biāo)定； B)側(cè)部相機(jī)的標(biāo)定 I】在側(cè)部相機(jī)的視野范圍內(nèi)，正對(duì)側(cè)部相機(jī)的視野范圍設(shè)置標(biāo)定板，記錄標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)下的當(dāng)前位置Α，錄入調(diào)試控制中心，所述側(cè)部相機(jī)安裝在機(jī)器人上， 其余標(biāo)定步驟參照頂部相機(jī)的標(biāo)定。
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK103878774SQ201410064861
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】羅華, 燕小強(qiáng), 張棟棟 申請(qǐng)人:西安航天精密機(jī)電研究所