CN110293559B - 一种自动识别定位对准的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种自动识别定位对准的安装方法，首先基于双目立体视觉技术，分别完成对目标工件和待加工工件的三维重建；之后规划移动路径，机械臂沿着所述移动路径将目标工件移动至待加工工件的上方、采用中心检测法，获取目标工件中心坐标和待加工工件上的安装位置的中心坐标；并计算两个中心坐标之间的偏移量和偏移方向；最后机械臂根据偏移量和偏移方向，将两个中心坐标对准。本发明实现了自动化定位及对准，解决了人工对准耗时精度不高、不稳定、在特殊情况下人工不便操作的问题。
Description
技术领域
本发明属于视觉技术领域，尤其涉及一种自动识别定位对准的安装方法。
背景技术
现代生产中，规模化和集中化生产趋于常态，自动化设备已经在各行各业内得到推广，开始大范围替代人工操作。但是在产品更新换代频繁的形势下，自动化设备也遇到了产品种类多、变化频繁等问题。常见的自动化安装设备，需要根据工件产品的形状及安装需求进行路径规划，不同的工件都需要重新编程，即使两个工件仅存在非常小的偏差，也无法实现自动纠正路径。因此虽然自动化安装设备一定程度上替代了人工安装，但又增加了大量的调试人员，而且编程所需时间长，已经无法满足高速紧迫的生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动识别定位对准的安装方法，实现了自动化定位及对准，解决了人工对准耗时精度不高、不稳定、在特殊情况下人工不便操作的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动识别定位对准的安装方法，包括以下步骤：
步骤1：基于双目立体视觉技术，分别完成对目标工件和待加工工件的三维重建；
步骤2：规划移动路径，机械臂沿着所述移动路径将目标工件移动至待加工工件的上方；
步骤3：采用中心检测法，获取目标工件中心坐标和待加工工件上的安装位置的中心坐标；并计算两个中心坐标之间的偏移量和偏移方向；
步骤4：机械臂根据偏移量和偏移方向，将两个中心坐标对准。
优选地，在步骤1中，所述目标工件的三维重建具体为：
步骤A：双目视觉相机采集工件的图像信息并将其传输至控制单元；
步骤B：控制单元对所述图像信息进行预处理、提取特征点，获取工件的特征点图像；
步骤C：控制单元将工件的特征点图像与存储信息匹配，识别是否为目标工件；若是，则进行步骤D；否则，执行步骤A；
步骤D：基于目标工件的特征点图像，结合相机标定和三维重建技术，控制单元完成对目标工件的三维重建。
优选地，所述待加工工件的三维重建步骤，与所述目标工件的三维重建步骤相同。
优选地，所述步骤A具体为：所述双目视觉相机安装在所述机械臂的末端；控制单元控制机械臂移动至工件处，对工件进行拍摄，获取工件的图像信息。
优选地，所述双目视觉相机为CCD相机。
优选地，所述步骤B中，所述预处理包括图像增强处理和图形滤波处理。
优选地，所述步骤C中，存储信息包括目标工件的模板数据。
优选地，所述步骤D具体为：对目标工件的特征点图像进行标定参数计算，得到双目视觉相机的内参数和外参数；之后结合目标工件的特征信息、内参数和外参数进行坐标转换，计算得到目标工件的尺寸特征、位置坐标和当前位置坐标。
9、根据权利要求1所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，在步骤2中，所述机械臂保持目标工件和待加工工件之间相对平行。
与现有技术相比，本发明的优点为：实现了自动化定位及对准，适用于自动安装工作，尤其适用于混线生产或品种多批量少的产品，节省了人工编程的时间，大幅提高了安装效率，保证了安装的精度。
附图说明
图1为本发明一实施例的自动识别定位对准的安装方法的流程图；
图2为图1的***示意图；
图3为图1的效果图。
其中，1-机械臂，2-双目视觉相机，3-夹具，4-操作台，5-工件，6-控制单元，7-目标工件的中心，8-待加工工件，9-安装位置。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的自动识别定位对准的安装方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1所示，一种自动识别定位对准的安装方法，包括步骤1～4，具体如下：
步骤1：基于双目立体视觉技术，通过双目视觉相机2和控制单元6配合，分别完成对目标工件和待加工工件8的三维重建；在本实施例中，待加工工件8为矩形；在本实施例以外的其他实施例中，待加工工件8可以为任意形状。
步骤2：控制单元6规划移动路径并驱动机械臂1沿着移动路径将目标工件移动至待加工工件8的上方；机械臂1在移动的过程中，保持目标工件和待加工工件8之间相对平行。
步骤3：控制单元6采用中心检测法，获取目标工件中心坐标和待加工工件8上的安装位置9的中心坐标；并计算两个中心坐标之间的偏移量和偏移方向；在本实施例中，安装位置9为待加工工件8对角线上的4个位置。其中，中心检测法的计算模型为：
步骤4：控制单元6根据偏移量和偏移方向，控制机械臂1移动目标工件，以将两个中心坐标对准，即将目标工件对准一个安装位置9上的中心坐标。
在本实施例中，目标工件的三维重建主要包括图像采集特征提取、相机标定、图像匹配和三维重建，具体包括步骤A～D，如下：
步骤A：双目视觉相机2采集工件5的图像信息并将其传输至控制单元6；双目视觉相机2为CCD相机；双目视觉相机2安装在机械臂1的末端；控制单元6控制机械臂1移动至工件5组处，对工件5组进行拍摄，获取工件5的图像信息。
步骤B：控制单元6对图像信息进行预处理、提取特征点，获取工件5组的特征点图像；预处理包括图像增强处理和图形滤波处理；
步骤C：控制单元6将工件5的特征点图像与存储信息匹配，识别是否为目标工件；若匹配成功，则该工件5为目标工件(需要安装在待加工工件8上的工件5)，则进行步骤D；否则，执行步骤A；其中，存储信息包括目标工件的模板数据。
步骤D：基于目标工件的特征点图像，结合相机标定和三维重建技术，控制单元6完成对目标工件的三维重建。
在本实施例中，待加工工件8的三维重建步骤，与目标工件的三维重建步骤相同。待加工工件8的三维重建时，同样包括图像采集特征提取、相机标定、图像匹配和三维重建。
在本实施例中，步骤D具体为：对目标工件的特征点图像进行标定参数计算，得到双目视觉相机2的内参数和外参数；之后结合目标工件的特征信息、内参数和外参数进行坐标转换，计算得到目标工件的尺寸特征、位置坐标和当前位置坐标。其中，相机的标定过程为：从世界坐标转换成相机坐标，然后从相机坐标转换成图像物理坐标系，最后由图像物理坐标系转换成图像像素坐标。
如图2所示，应用本发明的一设备结构示意图中，机械臂1与控制单元6信号连接；机械臂1上安装双目视觉相机2和夹具3。双目视觉相机2用于采用工件5的图像，之后控制单元6接收图像信息并处理。在目标工件定位完成后，夹具3抓取操作台4上的目标工件并进行移动以及对准。对准效果如图3所示，其中，目标工件的中心7与安装位置9的中心一一对应并实现对准。本发明所实现的理想效果是，4处安装位置9均实现两两对准。本发明在实际运行过程中，一定的误差范围内，4处的安装位置9可实现两两对准。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：基于双目立体视觉技术，分别完成对目标工件和待加工工件的三维重建，所述目标工件和待加工工件的三维重建步骤相同；
在步骤1中，所述目标工件的三维重建具体为：
步骤A：双目视觉相机采集工件的图像信息并将其传输至控制单元；
步骤B：控制单元对所述图像信息进行预处理、提取特征点，获取工件的特征点图像；
步骤C：控制单元将工件的特征点图像与存储信息匹配，识别是否为目标工件；若是，则进行步骤D；否则，执行步骤A；
步骤D：基于目标工件的特征点图像，结合相机标定和三维重建技术，控制单元完成对目标工件的三维重建；
所述步骤D具体为：对目标工件的特征点图像进行标定参数计算，得到双目视觉相机的内参数和外参数；之后结合目标工件的特征信息、内参数和外参数进行坐标转换，计算得到目标工件的尺寸特征、位置坐标和当前位置坐标；
其中，相机的标定过程为：从世界坐标转换成相机坐标，然后从相机坐标转换成图像物理坐标系，最后由图像物理坐标系转换成图像像素坐标；
步骤2：规划移动路径，机械臂沿着所述移动路径将目标工件移动至待加工工件的上方；
步骤3：采用中心检测法，获取目标工件中心坐标和待加工工件上的安装位置的中心坐标；并计算两个中心坐标之间的偏移量和偏移方向；
其中，中心检测法的计算模型为：
步骤4：机械臂根据偏移量和偏移方向，将两个中心坐标对准。
2.根据权利要求1所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，所述步骤A具体为：所述双目视觉相机安装在所述机械臂的末端；控制单元控制机械臂移动至工件处，对工件进行拍摄，获取工件的图像信息。
3.根据权利要求2所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，所述双目视觉相机为CCD相机。
4.根据权利要求1所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，所述步骤B中，所述预处理包括图像增强处理和图形滤波处理。
5.根据权利要求1所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，所述步骤C中，存储信息包括目标工件的模板数据。
6.根据权利要求1所述的自动识别定位对准的安装方法，其特征在于，在步骤2中，所述机械臂保持目标工件和待加工工件之间相对平行。
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