[發(fā)明專利]基于視覺處理的機(jī)器人自動(dòng)碼垛方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310446030.0
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104058260A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振宇;趙彬
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B65G61/00
• 分類號: B65G61/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)自動(dòng)化方案，尤其涉及將機(jī)器視覺與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的一種高效、智能的碼垛設(shè)備。

背景技術(shù)：伴隨著物流產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外碼垛技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式的進(jìn)步。早期的人工碼垛，負(fù)載量低，吞吐量小，勞動(dòng)成本高，搬運(yùn)效率低，不能夠滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需求，在工業(yè)生產(chǎn)中，普遍用于自動(dòng)化生產(chǎn)中的碼垛機(jī)器人實(shí)質(zhì)上是一種普通的工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行裝載和卸載的任務(wù)，且一般都采用示教的方法，預(yù)先設(shè)定好抓起點(diǎn)和擺放點(diǎn)。這種工作方式不能夠?qū)ιa(chǎn)線的情況分析判斷，如不能夠區(qū)分工件大小，不能夠判斷工件是否合格，不能夠?qū)ぜM(jìn)行分揀，而只是被動(dòng)的搬運(yùn)，適應(yīng)性極差。針對目前的不足，將機(jī)器視覺與碼垛機(jī)器人結(jié)合起來，使之具有人眼識別功能，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)成本、優(yōu)化作業(yè)布局、提高生產(chǎn)效率、增長經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化等方面具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種基于視覺處理的機(jī)器人自動(dòng)碼垛方法，其目的是解決以往的方式效率低、智能化差的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于視覺處理的機(jī)器人自動(dòng)碼垛方法，其特征在于：該方法包括攝像機(jī)標(biāo)定、圖像特征提取匹配、幾何中心的計(jì)算，抓取碼垛幾部分，具體步驟如下：

（1）攝像機(jī)標(biāo)定；首先利用改進(jìn)型角點(diǎn)檢測提高了角點(diǎn)定位速度，然后利用最小誤差函數(shù)提高了角點(diǎn)的檢測精度，其次選定標(biāo)定模板的中心區(qū)域參數(shù)結(jié)果作為初值求取畸變系數(shù)，最后用Levenberg-Marquardt算法對全局參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高標(biāo)定精度，為后續(xù)的研究工 作奠定了良好的基礎(chǔ)，縮短了程序開發(fā)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(jìn)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(shù)形成Hough-鏈碼，通過匹配目標(biāo)與模板的Hough-鏈碼來進(jìn)一步識別工件。實(shí)驗(yàn)證明該算法能夠準(zhǔn)確，快速的識別工件；

（3）幾何中心的計(jì)算；首先求取多凸目標(biāo)輪廓上的角點(diǎn)，然后針對每一個(gè)目標(biāo)所有角點(diǎn)求取x軸向坐標(biāo)值的最小坐標(biāo)值、最大坐標(biāo)值；y軸向坐標(biāo)的最小坐標(biāo)值、最大坐標(biāo)值，這樣把一幅圖片的工件分割成N個(gè)目標(biāo)塊，然后利用一階矩和零階矩求取目標(biāo)的質(zhì)心坐標(biāo)就可以分別對于不同目標(biāo)進(jìn)行求取質(zhì)心；

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

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(shù)，得到直線的條數(shù)和各直線的直線方程；

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

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

(d)將目標(biāo)工件的Hough-鏈碼與模板鏈碼進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)工件識別；

（2）中心定位：首先求取多凸目標(biāo)輪廓上的角點(diǎn)，分別為：