CN109523580B - 一种图像采集模块的计算方法、图像采集模块及分拣*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像采集模块的计算方法、图像采集模块及分拣***，涉及物料分拣技术领域。该图像采集模块的计算方法包括以下步骤：S1：采集工件在指定位置上的实际图像以及所述工件上标记的位置；S2：将采集的实际图像与预设的标准图像进行匹配；S3：计算所述标记的位置偏差。该图像采集模块的计算方法中，通过将采集的实际图像与标准图像匹配，可以计算出工件的实际位置与标准位置之间的位置偏差，从而方便分拣机构获得工件的准确位置信息，并根据位置偏差调整位置，提高分拣机构抓取工件的准确性。

Description

一种图像采集模块的计算方法、图像采集模块及分拣***

技术领域

本发明涉及物料分拣技术领域，尤其涉及一种图像采集模块的计算方法、图像采集模块及分拣***。

背景技术

在现代制造业的发展进程中，为了提高生产效率，节约时间及成本，制造设备正朝着智能化、集成化的方向发展。在钢材行业领域的车间内需要搬运各种形状、规格的工件，以便进行不同加工。目前，搬运钢材工件一般通过分拣机械手实现。分拣机械手接收到指令后，移动至指定位置对工件进行分拣、搬运。但由于工件在传送过程中位置可能出现偏差，工件的实际位置与指定位置之间存在偏差，导致分拣机械手无法准确抓取工件，从而出现漏捡或抓取不牢的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种图像采集模块的计算方法，可以获取工件的位置偏差，对工件位置的识别精度高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种图像采集模块的计算方法，包括以下步骤：

S1：采集工件在指定位置上的实际图像以及所述工件上标记的位置；

S2：将采集的实际图像与预设的标准图像进行匹配；

S3：计算所述标记的位置偏差。

其中，在步骤S3中，所述位置偏差包括平移量a和水平偏转角度。

其中，在步骤S3中，计算所述标记的平移量a具体包括：

选取所述标记上的一点为第一基准点；

计算所述实际图像中的所述标记的第一基准点与所述标准图像中的所述标记的第一基准点之间的距离。

其中，在步骤S3中，计算所述标记的水平偏转角度具体包括：

将所述标准图像中的所述标记的第一基准点与所述实际图像中的所述标记的第一基准点重合；

选取标记中经过所述第一基准点的第一基准线；

计算所述实际图像中的所述第一基准线和所述标准图像中的所述第一基准线的夹角α，所述夹角α为水平偏转角度。

其中，计算所述夹角α具体包括：

在所述第一基准线上选取第二基准点；

分别在同一坐标系内获取所述实际图像中的所述第二基准点的坐标、所述标准图像中的所述第二基准点的坐标以及所述第一基准点的坐标；

所述夹角α的计算公式为：

其中，(X1，Y1)为实际图像中第二基准点的坐标；(X2，Y2)为标准图像中第二基准点的坐标；(X0，Y0)为第一基准点的坐标。

其中，在步骤S3中，所述位置偏差还包括所述工件相对水平面的倾斜角度β。

其中，在步骤S3中，计算所述工件的倾斜角度β具体包括：

选取所述标记中的第二基准线；

分别获取所述实际图像中的所述第二基准线的长度和所述标准图像中的所述第二基准线的长度；

所述倾斜角度β的计算公式为：

其中，H＇为实际图像中的第二基准线的长度；H为标准图像中的第二基准线的长度。

本发明的另一个目的在于提出一种图像采集模块，可以获取工件的位置偏差，对工件位置的识别精度高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种图像采集模块，包括：

摄像头，所述摄像头用于采集工件的图像；及

图像处理电路板，所述图像处理电路板与所述摄像头连接，用于计算所述工件上标记的位置偏差。

本发明的再一个目的在于提出一种分拣***，该分拣***对工件位置的识别精度高，有利于提高分拣效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种分拣***，包括分拣机构，所述分拣***还包括上述的图像采集模块，所述分拣机构与所述图像采集模块电连接。

有益效果：本发明提供了一种图像采集模块的计算方法、图像采集模块及分拣***。该图像采集模块的计算方法中，通过将采集的实际图像与标准图像匹配，可以计算出工件的实际位置与标准位置之间的位置偏差，从而方便分拣机构获得工件的准确位置信息，并根据位置偏差调整位置，提高分拣机构抓取工件的准确性。

附图说明

图1是本发明提供的图像采集模块的计算方法中预设的标准图像的示意图；

图2是本发明提供的图像采集模块的计算方法中获取的实际图像的示意图；

图3是本发明提供的图像采集模块的计算方法中实际图像与标准图像匹配后的示意图；

图4是图3中标准图像按照平移量移动后的示意图；

图5是图4中标准图像按照水平偏转角度偏转后的示意图；

图6是本发明中计算倾斜角度的原理图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种分拣***，可以用于对工件的分拣和搬运。具体地，分拣***包括机架、分拣小车和控制***，控制***与分拣小车电连接。分拣小车吊挂在机架上，且位于运输线的上方。运输线用于运输待分拣的工件。分拣小车用于抓取物料，且分拣小车可以前后、左右、上下移动，从而抓取运输线上不同位置的物料，并将物料放置到指定位置。

分拣***工作时，控制***将接收上位机(可以为分拣***的上一工位，例如可以为切割机)的排版信息，并通过该排版信息控制分拣小车移动至指定位置，抓取指定位置的工件，实现工件的分拣。

由于工件在运输线上运输时，工件的位置可能出现偏差，例如水平平移或水平偏转，当分拣机构按照排版信息移动到指定位置时，分拣机构的机械手与工件的实际位置存在偏差，导致分拣机构无法准确的抓取工件，影响分拣效果。

为解决上述问题，分拣***还包括图像采集模块，该图像采集模块可以计算出运输线上工件的实际位置与排版信息中的标准位置之间的偏差，并按照该位置偏差控制分拣机构调整机械手的位置，保证机械手与工件的位置精度，使分拣机构抓取工件更加稳定，提高分拣效率。可选地，图像采集模块可以设置在机架上，也可以设置在分拣小车上，只要能够获取待抓取的工件的图像信息即可。

具体地，图像采集模块包括摄像头和图像处理电路板。图像处理电路板与摄像头连接，用于计算工件的实际位置与排版信息中的标准位置之间的位置偏差。图像处理电路板与分拣机构电连接，用于将计算的位置偏差传送至分拣机构的控制***内，以便控制***能够按照该位置偏差调整机械手的位置，从而保证机械手与工件的位置精度，避免出现漏拣或抓取不稳定等问题。

本实施例还提供了图像采集模块的计算方法。具体地，图像采集模块通过摄像头采集工件在运输线上指定位置处的实际图像，并将实际图像传送至图像处理电路板。图像处理电路板接收到实际图像后，将实际图像与预设的标准图像进行匹配。其中，标准图像即为排版信息中工件达到指定位置处的图像信息。实际图像与标准图像进行匹配即将实际图像与标准图像重合，以便计算工件的实际位置与排版信息中标准位置之间的位置偏差。

本实施例中，工件的位置偏差包括平移量a和水平偏转角度。为方便计算工件的位置偏差，工件的表面可以设置有浅层标记，例如十字型或“4”字型。计算工件的位置偏差则可以替换为计算标记的位置偏差。本实施例中，以“4”字型标记为例进行介绍。

图1为标准图像中标记的示意图，图2为实际图像中标记的示意图，根据图1和图2可知，工件在传输线上的实际位置发生了平面移动和偏转。

当计算工件的平移量a时，在工件的标记上选取一点为第一基准点，将实际图像和标准图像重合后，对比实际图像上第一基准点和标准图像上第一基准点的位置，两个第一基准点之间的距离即为平移量a。为方便根据平移量a调整机械手的位置，平移量a可以为矢量，该矢量的方向为由标准图像上的第一基准点到实际图像上的第一基准点的方向，大小为两个第一基准点之间的距离。

具体地，本实施例中，选取点O(O＇)作为第一基准点，当标准图像和实际图像重合后，如图3所示，

即为工件的平移量a。

由于工件在运输线上运输时，不仅会发生平移，还会在水平面内转动，即产生一定的水平偏转角，因此，还需要计算工件的水平偏转角，以保证工件与机械手的位置精度。

当计算工件的水平偏转角度时，如图4所示，可以先将标准图像中的标记按照平移量a移动，使得标准图像中的标记的第一基准点O与实际图像中标记的第一基准点O＇重合。之后，选取标记中经过第一基准点的一条线作为第一基准线，计算实际图像中第一基准线和标准图像中第一基准线的夹角α，该夹角α即为工件的水平偏转角度。本实施例中，选取AD(A＇D＇)为第一基准线，则AD与A＇D＇之间的夹角α即为水平偏转角度。

具体地，计算夹角α时，可以选取第一基准线上的一点为第二基准点，分别在同一坐标系内获取实际图像中的第二基准点的坐标(X1，Y1)、标准图像中的第二基准点的坐标(X2，Y2)以及第一基准点的坐标(X0，Y0)。根据三角函数即可计算出夹角α的值。其中，夹角α的计算公式为：

其中，坐标系可以为以第一基准点为原点构建的坐标系。本实施例中，第二基准点可以选取为A(A＇)，并以O点为原点建立坐标系，其中，坐标系的X轴可以与BC重合，坐标系的Y轴可以与AD重合，从而可以将夹角α的计算公式简化为：

由于运输线的表面不一定平整，工件在运输线上运输时，工件还可能相对水平面具有一定的倾斜角度β，使得工件的表面倾斜。当采用的机械手为通过真空吸附固定工件的结构时，机械手的吸附面如果与工件的表面存在一定的夹角，将影响工件的吸附效果，从而不能实现对工件的分拣。

为解决上述问题，本实施例中的位置偏差还可以包括工件相对水平面的倾斜角度β。

具体地，计算工件的倾斜角度β时，需要在标记中选取第二基准线，其中，第二基准线可以与第一基准线相同，也可以不同，均不影响倾斜角度β的计算。本实施例中，第二基准线选为AO(A＇O＇)。如图5所示，选取第二基准线后，分别获取实际图像中第二基准线的长度H＇和标准图像中第二基准线的长度H，当H＇小于H时，则表明工件相对水平面倾斜。为方便对比H与H＇的大小，可以将实际图像按照计算出的夹角a旋转，使得标准图像中的第二基准线AO与实际图像中的第二基准线A＇O＇重合。

本实施例中，可以根据三角函数计算得出倾斜角度β。具体地，如图6所示，以标准图像中第二基准线的长度H为半径做圆，之后绘制辅助线ef，辅助线ef与圆心之间的距离为实际距离H＇，连接圆心及e点，由圆心做垂直于辅助线ef的线段，则圆心与e点之间的直线与该线段之间的夹角为工件相对水平面的倾斜角度β。其中，倾斜角度β的计算公式如下：

通过计算得到的倾斜角度β，可以控制机械手形成的吸附表面倾斜，使得吸附表面与工件的表面平行，从而实现吸附面与工件表面的良好接触。

本实施例中，实际图像中第二基准线的长度H＇和标准图像中第二基准线的长度H均可以通过在第二基准线在同一坐标系内的端点的坐标计算得出。以实际图像中的第二基准线为例，若第二基准线两端的端点坐标分别为A＇(X3，Y3)、O＇(X4，Y4)，则H＇的计算公式如下：

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种图像采集模块的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集工件在指定位置上的实际图像以及所述工件上标记的位置；

S2：将采集的实际图像与预设的标准图像进行匹配；

S3：计算所述标记的位置偏差；

在步骤S3中，所述位置偏差包括所述工件相对水平面的倾斜角度β；

在步骤S3中，计算所述工件的倾斜角度β具体包括：

选取所述标记上的一点为第一基准点；

选取标记中经过所述第一基准点的第二基准线；

分别获取所述实际图像中的所述第二基准线的长度和所述标准图像中的所述第二基准线的长度；

所述倾斜角度β的计算公式为：

其中，H＇为实际图像中的第二基准线的长度；H为标准图像中的第二基准线的长度。

2.如权利要求1所述的图像采集模块的计算方法，其特征在于，在步骤S3中，所述位置偏差还包括平移量a和水平偏转角度。

3.如权利要求2所述的图像采集模块的计算方法，其特征在于，在步骤S3中，计算所述标记的平移量a具体包括：

计算所述实际图像中的所述标记的第一基准点与所述标准图像中的所述标记的第一基准点之间的距离。

4.如权利要求2所述的图像采集模块的计算方法，其特征在于，在步骤S3中，计算所述标记的水平偏转角度具体包括：

将所述标准图像中的所述标记的第一基准点与所述实际图像中的所述标记的第一基准点重合；

选取标记中经过所述第一基准点的第一基准线；

计算所述实际图像中的所述第一基准线和所述标准图像中的所述第一基准线的夹角α，所述夹角α为水平偏转角度。

5.如权利要求4所述的图像采集模块的计算方法，其特征在于，计算所述夹角α具体包括：

在所述第一基准线上选取第二基准点；

分别在同一坐标系内获取所述实际图像中的所述第二基准点的坐标、所述标准图像中的所述第二基准点的坐标以及所述第一基准点的坐标；

所述夹角α的计算公式为：

其中，(X1，Y1)为实际图像中第二基准点的坐标；(X2，Y2)为标准图像中第二基准点的坐标；(X0，Y0)为第一基准点的坐标。

6.一种图像采集模块，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的图像采集模块的计算方法，所述图像采集模块包括：

摄像头，所述摄像头用于采集工件的图像；及

图像处理电路板，所述图像处理电路板与所述摄像头连接，用于计算所述工件上标记的位置偏差。

7.一种分拣***，包括分拣机构，其特征在于，所述分拣***还包括如权利要求6所述的图像采集模块，所述分拣机构与所述图像采集模块电连接。

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