[發明專利]基于視覺處理的機器人自動碼垛方法

有效

• 申請號: 201310446030.0
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104058260A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 劉振宇;趙彬
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B65G61/00
• 分類號: B65G61/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

1.一種基于視覺處理的機器人自動碼垛方法，其特征在于：該方法包括攝像機標定、圖像特征提取匹配、幾何中心的計算，抓取碼垛幾部分，具體步驟如下：

(1)攝像機標定；首先利用改進型角點檢測提高了角點定位速度，然后利用最小誤差函數提高了角點的檢測精度，其次選定標定模板的中心區域參數結果作為初值求取畸變系數，最后用Levenberg-Marquardt算法對全局參數進行優化，從而進一步提高標定精度，為后續的研究工作奠定了良好的基礎，縮短了程序開發的周期；

(2)圖像特征提取與匹配；首先利用幾何不變矩對工件圖像進行快速的粗略識別，接著采用Hough變換檢測邊緣直線，并以直線夾角為參數形成Hough-鏈碼，通過匹配目標與模板的Hough-鏈碼來進一步識別工件；實驗證明該算法能夠準確，快速的識別工件；

(3)幾何中心的計算；首先求取多凸目標輪廓上的角點，然后針對每一個目標所有角點求取x軸向坐標值的最小坐標值、最大坐標值；y軸向坐標的最小坐標值、最大坐標值，這樣把一幅圖片的工件分割成N個目標塊，然后利用一階矩和零階矩求取目標的質心坐標就可以分別對于不同目標進行求取質心；

(4)分類碼垛；由真空吸盤機械手對抓取的物體進行分類，而后對其進行逐層碼垛。

2.根據權利要求1所述的基于視覺處理的機器人自動碼垛方法，其特征在于：圖像的識別和定位方法如下：

(1)Hough-鏈碼流程：

(a)首先檢測Hough直線的條數，得到直線的條數和各直線的直線方程；

(b)依據直線方程，計算直線間的交點，判斷交點是否在工件圖像內，若在圖像內，則該交點為多邊形的頂點，計算這兩條相交直線的夾角，若不在圖 像內，則該交點不是頂點，無需計算夾角；

(c)將計算得到的夾角作為鏈碼的參數，并將得到的鏈碼轉化為差分鏈碼形式，從而得到Hough-鏈碼；

(d)將目標工件的Hough-鏈碼與模板鏈碼進行匹配，從而實現工件識別；

(2)中心定位：首先求取多凸目標輪廓上的角點，分別為：

然后針對每一個目標所有角點求取x軸向坐標值的最小坐標值、最大坐標值；y軸向坐標的最小坐標值、最大坐標值；

這樣就可以把一副圖像分割為基于N個目標的不同目標塊BlockN(i,j)；為了計算準確使得外界矩形完全包圍目標工件，把坐標范圍擴大5像素；每個目標塊的x軸坐標范圍i_N～(i_min+5,i_max+5),y軸坐標范圍j_N～(j_min+5,j_max+5)；對應的其(p+q)階矩定義為：

這樣把一幅圖片的工件分割成N個目標塊就可以分別對于不同目標進行求取質心；公式中：f(i,j)相當于一個像素的質量；M_pq為不同p、q值下的圖像的矩；然后用中心矩求取質心，零階矩M₀₀是區域密度的總和：

一階矩M₁₀為圖像對j軸的慣性矩；M₀₁為圖像對i軸的慣性矩：

最后用一階矩M₁₀和M₀₁分別除以零階矩M₀₀得到的是物體的質心坐標；

經過試驗證明，該方法簡單有效。