CN109623821B - 机械手抓取物品的视觉引导方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及视觉引导方法的技术领域，公开了机械手抓取物品的视觉引导方法，包括以下步骤：1）、对位于输送线上的视觉摄像头进行位置标定；视觉摄像头拍摄输送线上传送的物品的图像，对物品图像进行处理，并测量拍摄的物品的图像坐标位置；2）、将图像坐标位置转换为机械手坐标位置，并获得物品传输的物品绝对位置；3）、对物品绝对位置进行修正，且机械手准停在物品绝对位置上；本发明提供的机械手抓取物品的视觉引导方法，通过视觉摄像头摄取输送线上的物品的图像，并通过测量计算，转换为机械手坐标位置，也就是物品绝对位置，从而实现视觉引导机械手运动的效果，从而，机械手抓取物品的过程中，机械手可以高效及准确抓取到物品。

Description

机械手抓取物品的视觉引导方法
技术领域
本发明专利涉及视觉引导方法的技术领域，具体而言，涉及机械手抓取物品的视觉引导方法。
背景技术
随着电子商务的发展，与网购紧密联系的快递行业得到了飞速的发展，前景广阔。但是，在快递行业中，屡屡见诸报端的“爆仓”、“暴力分拣”的现象，业务量增大给快递行业工作人员带来了工作强度大的情况，严重影响快递业的进一步发展。
目前，将自动化设备引入快递分拣流程中，改变了现有人工分拣的落后现状，具有极高的社会价值和经济价值。调研发现，由于传统自动分拣设备往往占地面积大，先期投入巨大，严重影响了自动化设备在这一行业的推广。
国内外建立自动分拣设备的目的是为了减少人员的使用，减轻劳动强度，提高人员的使用效率，传统人工分拣人员的使用主要局限于以下工作：
1）、送货车辆抵达分拣处进货端，由人工接货；
2）、人工分拣；
3）、分拣处末端由人工将分拣出来的物品进行集载、装车。
4）、分拣设备的经营、管理与维护。
针对目前自动化技术水平现状和经济成本考虑，在上述的步骤2）中引入自动化分拣控制，结合目前使用成熟的条形码识别技术，利用机械手着重对快递分拣过程中占主要份额的小件进行自动分拣处理。
现有技术中，利用机械手抓取物品的过程中，首先需要对流动的物品进行定位，且需要对机械手进行视觉引导，以达到高效以及准确的抓取物品。
发明内容
本发明的目的在于提供机械手抓取物品的视觉引导方法，旨在解决现有技术中，机械手抓取物品的过程中，对机械手进行视觉引导以使机械手可以高效及准确抓取到物品的问题。
本发明是这样实现的，机械手抓取物品的视觉引导方法，包括以下步骤：
1）、对位于输送线上的视觉摄像头进行位置标定；所述视觉摄像头拍摄所述输送线上传送的物品的图像，对物品图像进行处理，并测量所述拍摄的物品的图像坐标位置；
2）、将所述图像坐标位置转换为机械手坐标位置，并获得物品传输的物品绝对位置；
3）、对所述物品绝对位置进行修正，且所述机械手准停在所述物品绝对位置上。
进一步的，在所述步骤3）中，按照设定周期，再次获取所述物品绝对位置，根据获取的所述物品绝对位置，设定所述机械手到达所述物品绝对位置的运动规划。
进一步的，根据所述机械手当前的位置、速度以及加速度的参数，制定所述机械手朝向所述物品绝对位置运动的运动规划。
进一步的，在所述机械手制定运动规划后，且朝向所述物品绝对位置运动的过程中，对所述机械手的运动进行实时插补及周期插补。
进一步的，在所述机械手朝向所述物品绝对位置移动的过程中，通过PID算法减小超调和静差。
进一步的，在所述机械手朝向所述物品绝对位置移动的过程中，通过伺服振动抑制以及动态误差补偿，实现所述机械手绝对精度和所述视觉摄像头的视觉精度融合。
与现有技术相比，本发明提供的机械手抓取物品的视觉引导方法，通过视觉摄像头摄取输送线上的物品的图像，并通过测量计算，转换为机械手坐标位置，也就是物品绝对位置，从而实现视觉引导机械手运动的效果，从而，机械手抓取物品的过程中，机械手可以高效及准确抓取到物品。
附图说明
图1是本发明提供的机械手抓取物品的视觉引导方法的视觉流程框架图；
图2是本发明提供的机械手抓取物品的视觉引导方法的引导流程框架图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-2所示，为本发明提供的较佳实施例。
本实施例中的机械手抓取物品的视觉引导方法，运用在快递行业的分拣操作中，用于对分拣机械手运作的视觉引导，当然，其也可以运用在其它任何机械手需要视觉引导的设备中，如智能取物等等。
机械手抓取物品的视觉引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、对位于输送线上的视觉摄像头进行位置标定；视觉摄像头拍摄输送线上传送的物品的图像，对物品图像进行处理，并测量拍摄的物品的图像坐标位置；
2）、将图像坐标位置转换为机械手坐标位置，并获得物品传输的物品绝对位置；
3）、对物品绝对位置进行修正，且机械手准停在物品绝对位置上。
在实际操作中，采用外部传感器对实际抓取的Z轴景深高度误差进行补偿，通过内部控制***芯片级总线，实现视觉与控制器的交互，视觉摄像头发送给控制器，更新目标点在机器人坐标***中的绝对坐标，硬件、协议、接口等都满足强实时性需求，完成基本图像不同位置姿态的视觉摄像头坐标系到机械手坐标系以及姿态精度的控制。
上述提供的机械手抓取物品的视觉引导方法，通过视觉摄像头摄取输送线上的物品的图像，并通过测量计算，转换为机械手坐标位置，也就是物品绝对位置，从而实现视觉引导机械手运动的效果，从而，机械手抓取物品的过程中，机械手可以高效及准确抓取到物品。
在步骤3）中，按照设定周期，再次获取物品绝对位置，根据获取的物品绝对位置，设定机械手到达所述物品绝对位置的运动规划，这样，在不断的反馈物品绝对位置，对机械手的运动进行不断修正。
根据机械手当前的位置、速度以及加速度的参数，制定机械手朝向物品绝对位置运动的运动规划。
在机械手制定运动规划后，且朝向物品绝对位置运动的过程中，对机械手的运动进行实时插补及周期插补。
在机械手朝向物品绝对位置移动的过程中，通过PID算法减小超调和静差。
在机械手朝向物品绝对位置移动的过程中，通过伺服振动抑制以及动态误差补偿，实现机械手绝对精度和视觉摄像头的视觉精度融合。
基本控制策略为每隔一定的周期重新获取一次物品的位置，根据距离目标的位置与目前的速度、加速度进行面向目标点的运动规划，如到达减速准停距离，通过准停规划实现目标点的准确定位，通过相应PID算法减小超调和静差。通过伺服振动抑制，以及动态误差补偿实现机器人绝对精度和视觉精度融合后轨迹引导效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.机械手抓取物品的视觉引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、对位于输送线上的视觉摄像头进行位置标定；所述视觉摄像头拍摄所述输送线上传送的物品的图像，对物品图像进行处理，并测量所述拍摄的物品的图像坐标位置；
2）、将所述图像坐标位置转换为机械手坐标位置，并获得物品传输的物品绝对位置；
3）、对所述物品绝对位置进行修正，且所述机械手准停在所述物品绝对位置上；
在所述步骤3）中，按照设定周期，再次获取所述物品绝对位置，根据获取的所述物品绝对位置，设定所述机械手到达所述物品绝对位置的运动规划；
在实际操作中，采用外部传感器对实际抓取的Z轴景深高度误差进行补偿，通过内部控制***芯片级总线，实现视觉与控制器的交互，所述视觉摄像头发送信息给控制器，更新目标点在机器人坐标***中的绝对坐标，完成对获取物品基本图像不同位置姿态的视觉摄像头的坐标系到机械手坐标系的变换以及对机械手姿态精度的控制；
其中，每隔一定的周期重新获取一次物品的位置，根据所述机械手当前的位置、速度以及加速度的参数，制定所述机械手朝向所述物品绝对位置运动的运动规划；在所述机械手制定运动规划后，且朝向所述物品绝对位置运动的过程中，对所述机械手的运动进行实时插补及周期插补；在所述机械手朝向所述物品绝对位置移动的过程中，通过PID算法减小超调和静差；在所述机械手朝向所述物品绝对位置移动的过程中，通过伺服振动抑制以及动态误差补偿，实现所述机械手绝对精度和所述视觉摄像头的视觉精度融合。
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