[發明專利]一種基于結構光的機器人視覺伺服控制方法

無效

• 申請號: 201310451988.9
• 申請日: 2013-09-28
• 公開（公告）號: CN104511905A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 曲道奎;徐方;李邦宇;鄒風山;李學威;王富剛
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及一種視覺伺服控制方法，尤指一種基于結構光的機器人視覺伺服控制方法。

背景技術

在工業自動化裝配和分揀操作中，需要由視覺來獲取目標圖像，并對圖像進行處理以提取目標的位置信息，由位置信息來引導機器人手臂，對其進行控制實現安裝和抓取工作，這種技術被稱為視覺伺服技術。機器人視覺伺服是一種利用視覺信息對機器人運動實施反饋控制的重要方法，與傳統控制方法相比，能提供更高的設計靈活性、任務精度以及智能化水平。與基于標定的運動學視覺伺服方法相比，無標定動態視覺伺服方法無需對系統參數進行精確標定從而避免了精確標定的繁瑣性和困難性。

現有視覺伺服技術中，有場景視覺系統和混合視覺系統。場景視覺系統中工業攝像機固定在場景中的某處；其缺點是不能靈活的獲取四周的信息。混合視覺系統中在機器人手臂上安裝一工業攝像機的同時，在場景中也固定安裝一工業攝像機。通過兩個工業攝像機獲得的目標位置信息精度較差，得到的信息也不夠準確。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種準確度高的視覺伺服控制方法。

一種基于結構光的機器人視覺伺服控制方法，包括一投影儀、第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及一工業機器人，第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及投影儀均安裝在機器人的手臂上，所述方法包括如下步驟：

當目標物體開始運動后，啟動所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置；

判斷目標物體是否進入投影區域，如果是，則啟動所述投影儀；

所述投影儀在目標物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結構光；

獲取帶有結構光柵的目標物體圖片；

將獲得的帶有結構光柵的目標物體圖片進行處理，提取圖像中的彩色條紋編碼；

將所述編碼進行解碼，并通過映射矩陣計算出目標物體的三維信息；

機器人手臂根據三維信息對目標物體進行抓取。

進一步地，所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置為兩臺彩色的工業攝像機。

進一步地，在目標位置開始運動之前，要對所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置本身的參數做出標定。

進一步地，所述投影儀放置在兩個拍攝裝置之間。

進一步地，判斷目標物體是否進入投影區域的方法為：判斷從所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置獲取的圖像中，目標物體所占圖像像素的比例；如果目標物體占圖像像素的比例小于10%，則判定目標物體沒有進入投影區域；如果目標物體占圖像像素的比例大于10%，則判斷目標物體進入投影區域。

進一步地，啟動投影儀后，減小所述機器人手臂電機的控制增益。

進一步地，結構光由紅色、綠色、藍色、青色、品紅色及黃色組成；其顏色編碼分別為紅色1、綠色2、藍色3、青色4、品紅色5及黃色6。

相較于現有技術，上述方法準確度高，可以實現機械臂相對于目標物體較高精度的定位，以實現準確的抓取或裝配。

附圖說明

附圖是本發明方法實施流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參閱圖1，一種基于結構光的機器人視覺伺服控制方法，包括一投影儀10、第一拍攝裝置20、第二拍攝裝置30及一機器人40，所述第一拍攝裝置10、第二拍攝裝置20及所述投影儀10均安裝在機器人40的手臂上，所述方法包括如下步驟：

S10：當目標物體開始運動后，啟動所述第一拍攝裝置10和第二拍攝裝置20。

所述第一拍攝裝置10和第二拍攝裝置20為兩臺彩色的工業攝像機，通過兩臺工業攝像機拍攝的圖像可以獲得目標物體的位置信息，并將所述位置信息反饋給所述機器人40。

在此之前，首先要對兩個攝像機本身參數做標定計算，得到二維圖像與三維圖像的映射矩陣，然后將兩個攝像機標定到機器人坐標系當中。攝像機標定方法采用張正友標定方法，在此不再贅述。

S20：判斷目標物體是否進入投影區域，如果是，則啟動所述投影儀10。

所述投影儀10安裝在兩個拍攝裝置的中間位置，其無需做標定，只需保證投影儀投射出的結構光能被兩個攝像機拍攝到即可。