[發明專利]一種用于機器人搬運作業的視覺定位方法

有效

• 申請號: 200810041126.8
• 申請日: 2008-07-29
• 公開（公告）號: CN101637908A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 夏偉;李廣偉;田文興;鄧文鋒
• 申請（專利權）人: 上海發那科機器人有限公司
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;B25J9/16;G01B11/00
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所
• 代理人: 李征旦

技術領域

本發明涉及一種視覺定位方法，尤其涉及一種用于機器人搬運作業的視覺定位方法。

背景技術

現有的機器人搬運作業中，機器人利用手部工具抓取工件時，需要工件處于固定的位置，機器人方能將工件準確地抓取起來。為保證這個固定的位置在生產中具有重復性，往往需要提供一個預定位的工裝來定位工件的位置。為了適應不同工件的外形，預定位工裝的設計需要有多種變化。如果一個生產單元或生產線需要滿足多種工件的搬運作業，就需要提供適應每一種工件的多套預定位工裝，這種預定位的方式存在的缺點有如下幾點：

1)需要根據每一個工件設計一種預定位工裝，預定位工裝的設計工作量大；

2)需要的設備投資金額大，由于需要多個預定位工裝，在設備制作上需要耗費大量的資金；

3)工種切換時間長，更換程序繁瑣。由于切換工種時需要更換預定位工裝，需要做的硬件更換較多，導致工種切換時間長，影響生產效率。

在逐漸要求生產柔性化的今天，這種定位的方式越來越跟不上時代的要求。

另外，在機器人抓取工件進行搬運時，一般的做法是抓取具有精度關系的特征面或特征孔，利用特征面或特征孔與最終定位面之間的固定的位置關系，達到準確上料的目的。而在某些工件的生產中，由于零件可供抓取的表面是毛坯面，而需要上料的工裝卻有非常精確的位置要求，這就要求機器人在抓取工件后有一個動作修正的程序。面對這種應用，傳統的機器人抓取定位方法就無法實現了。

發明內容

本發明的目的，就是為了解決上述問題而提供一種用于機器人搬運作業的視覺定位方法，該方法包括用于自動補償機器人抓取功能的二維視覺定位方法和用于修正工件定位面位置偏差的三維視覺定位方法，提高了生產的可行性，降低了勞動強度。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用于機器人搬運作業的視覺定位方法，該方法采用兩個相機和安裝有視覺系統軟件的電腦共同完成檢測任務，其中一個固定在機器人手部上，用于進行被抓取工件的位置檢測；另一個為位置固定的三維相機，用于進行被抓取后的工件在機械人手部的位置檢測；所述視覺定位方法包括二維視覺定位方法和三維視覺定位方法；

其中，所述二維視覺定位方法包括以下步驟：

A1)標準圖像的獲得：將標準工件準確地放置在抓取位置，通過所述二維相機進行拍攝，得到標準圖像并傳輸至所述電腦；

A2)偏差值的計算：所述二維相機拍攝被抓取工件的圖像，得到實時圖像并傳輸至所述電腦，所述視覺系統軟件比對所述實時圖像與所述標準圖像，計算得到偏差值X、Y和θ，其中，X為X軸上的偏移值，Y為Y軸上的偏移值，θ為繞Z軸旋轉角度值；

A3)抓取位置的補償：所述電腦將計算得到的偏差值轉換成指令，對機器人的抓取位置進行補償；

所述三維視覺定位方法包括以下步驟：

B1)標準圖像的獲得：標準工件被抓取后，通過所述三維相機拍攝其定位面的圖像，得到標準圖像并傳輸至所述電腦；

B2)偏差值的計算：所述三維相機拍攝工件的定位面圖像，得到實時圖像并傳輸至所述電腦，所述視覺系統軟件比對所述實時圖像與所述標準圖像，計算得到偏差值X、Y、Z、W、P和R，其中X為X軸上的偏移值，Y為Y軸上的偏移值，Z為Z軸上的偏移值，W為繞X軸旋轉角度值，P為繞Y軸旋轉角度值，R為繞Z軸旋轉角度值；

B3)上料點位的補償：所述電腦將計算得到的偏差值轉換成指令，對機器人的上料點位進行補償。

另外，所述步驟A2和B2中按下述步驟比對實時圖像與標準圖像：

將所述實時圖像中工件的外輪廓上若干個特征點與所述標準圖像中工件的外輪廓上相應的特征點逐一進行比對。

本發明由于采用了以上技術方案，使其具有以下的優點和特點：

1、通過視覺系統來補償工件位置的偏差，實現自動化生產，并且可以實現不同品種工件的切換，適應性強。；

2、工件無需機械精定位；實現定位面偏差工件的自動化生產，節約人工；

3、降低工件抓取時的定位要求，甚至可以不用定位；同時可以實現有定位面偏差工件的自動化生產，節約人力，降低勞動強度，提高了生產效率；

4、可解決由于機器人抓取工件毛坯面而產生的上料精度不準的問題。

具體實施方式

下面實施方式對本發明作進一步的詳細說明。