[發明專利]基于線結構光掃描的長圓柱形物體三維識別與定位方法

有效

• 申請號: 201510868428.2
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN106813570B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 朱楓;付雙飛;吳清瀟;王爽;李思聰
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24;G01B11/245
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 徐麗;周秀梅

1.一種基于線結構光掃描的長圓柱形物體三維識別與定位方法，用于實現料箱中長圓柱形物體位置的測量，其特征在于，包括以下步驟：

利用線結構光測量傳感器對料箱中的長圓柱形物體以固定步長分m次進行軸向掃描，得到m個剖面的結構光測量數據；

對每個剖面的結構光測量數據分別進行數據分割，使得屬于同一物體的數據分割在一段圓弧中；

對每段分割數據進行圓弧擬合，得到圓心坐標；

根據同一物體上的圓弧應滿足的約束條件，匹配m個剖面的圓弧圓心；

利用線性插值算法計算長圓柱形物體的三維坐標；

確定抓取的物體標號；

所述圓弧擬合采用高斯-牛頓迭代法進行，目標函數為：

f(x₀,z₀)＝(x-x₀)²+(z-z₀)²-r² (8)

其中，x、z為圓弧上的數據點坐標，x₀、z₀為圓弧圓心坐標，即為待求參數，其求解過程如下：

第一步：設置x₀、z₀的初始值

其中，x_k為圓弧上x方向上的第k個數據，n為圓弧上的數據量，z_k為圓弧上數據z方向上的最大值，r為圓弧半徑；

第二步：對函數f(x₀,z₀)求二階偏導數，即

同時令

b₁₁Δ₁+b₁₂Δ₂＝B₁ (16)

b₂₁Δ₁+b₂₂Δ₂＝B₂ (17)

其中，f_k為圓弧上第k個數據的目標函數值，Δ₁、Δ₂分別為圓心坐標的增量，根據式(16)、(17)，可得：

第三步：更新x₀、z₀，即：

其中，分別為第i-1次迭代時的圓弧圓心坐標，分別為第i次迭代時的圓弧圓心坐標；

第四步：計算均方誤差：

如果MS＜T，T為最大均方誤差值，停止迭代，得到圓弧圓心坐標x₀、z₀；否則轉到第二步。

2.根據權利要求1所述的基于線結構光掃描的長圓柱形物體三維識別與定位方法，其特征在于，所述m個剖面的設定基本能覆蓋整個長圓柱形物體的軸向，需要根據實際情況自行確定。

3.根據權利要求1所述的基于線結構光掃描的長圓柱形物體三維識別與定位方法，其特征在于，所述線結構光測量傳感器所投射的射線是1個。