[發(fā)明專利]一種面向機(jī)械裝配過(guò)程的零部件自動(dòng)識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710064077.9
• 申請(qǐng)日: 2017-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN106897995B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宇飛;柳先輝;張誠(chéng);陳瀅;趙衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06K9/46
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種面向機(jī)械裝配過(guò)程的零部件自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，構(gòu)建所要裝配的機(jī)器的零部件裝配序列庫(kù)

將所要裝配的機(jī)械零部件在裝配過(guò)程中每一步所需要的零部件的特征依照裝配順序存儲(chǔ)于裝配零部件機(jī)械臂的終端計(jì)算機(jī)中；

步驟2，零部件堆的圖像采集

采集辦法是采用工業(yè)電荷耦合器件CCD，采集到機(jī)械零件的二維平面圖像并提取灰度信息；由于零散環(huán)境中零部件存在遮擋以及同種零部件不同尺寸的情況，對(duì)同一零部件堆進(jìn)行360度范圍不同角度的圖像采集，即每四十五度采集一次圖像，共采集零件堆八個(gè)方向的圖像；

步驟3，零部件堆圖像的預(yù)處理

對(duì)采集到的零散環(huán)境中的零部件堆圖像進(jìn)行去噪、二值化、梯度銳化和分割歸一化處理，以提高圖像質(zhì)量；

步驟4，零部件堆圖像的三維立體構(gòu)建

采用基于深度圖像與計(jì)算的統(tǒng)一裝置結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)重建的方法，將步驟2，3完成后的圖像在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行零部件三維立體模型構(gòu)建；

步驟5，零部件堆圖像的特征提取：步驟4構(gòu)建完成零部件的三維立體圖像后，提取零部件圖像的尺度，形狀，顏色特征以及現(xiàn)有廣泛使用的sift特征進(jìn)行步驟6操作；

對(duì)于零部件堆圖像尺度特征的提取，首先選定工業(yè)零件待測(cè)量部分區(qū)域，對(duì)選定的兩個(gè)區(qū)域用Sobel邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行邊緣檢測(cè)，進(jìn)而用高斯曲線擬合法進(jìn)行亞像素定位；其次選定工業(yè)零件的最左邊邊緣和最右邊邊緣，在任意處設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，以平行于CCD感光元素的方向?yàn)閤軸，以像素為單位，求出兩個(gè)邊緣的x坐標(biāo)值MaxX和MinX；然后令x的坐標(biāo)值MaxX與MinX相減，取兩者差的絕對(duì)值，得出兩邊緣之間的像素個(gè)數(shù)PixelWidth；然后通過(guò)攝像機(jī)的標(biāo)定系數(shù)k,即可得出選定區(qū)域的寬度值；RegionWidth＝k*PixelWidth；最后，為了得到精確結(jié)果，選取不同的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值；

對(duì)于零部件堆圖像形狀特征的提取，采用基于邊緣檢測(cè)圖像的逐像素特征提取法，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行逐行逐列的掃描，當(dāng)遇到黑色像素時(shí)取其特征值為l，遇到白色像素時(shí)取其特征值為0，這樣當(dāng)掃描結(jié)束以后就形成了一個(gè)維數(shù)與圖像中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)相同的特征向量矩陣，以此特征向量矩陣作為圖像的形狀特征；

對(duì)于零部件堆圖像顏色特征的提取，采用顏色直方圖的方法進(jìn)行描述；使用顏色特征檢索圖像時(shí)計(jì)算每一幅圖像的顏色直方圖如式(1)所示，累計(jì)直方圖如式(2)所示：

顏色直方圖

累計(jì)直方圖

其中，設(shè)一幅圖像的灰度級(jí)為N，ni為第i中顏色在整幅圖中的像素?cái)?shù)；

以及使用每種顏色在圖像像素點(diǎn)中的比例，作為圖像的顏色特征加以保存；

對(duì)于零部件堆圖像sift特征的提取，首先進(jìn)行尺度空間的生成；然后檢測(cè)尺度空間極值點(diǎn)，并精確定位極值點(diǎn)；然后為每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)指定方向參數(shù)；最后生成關(guān)鍵點(diǎn)的描述子作為sift特征；

步驟6，零部件的配準(zhǔn)識(shí)別

將步驟1已構(gòu)建完成的零部件裝配序列庫(kù)中將要裝配的零部件特征與步驟5獲取到的零散環(huán)境中的零部件堆的圖像特征進(jìn)行配準(zhǔn)識(shí)別；若找到所需的零部件，則機(jī)器臂抓取零部件進(jìn)行機(jī)器的裝配，重復(fù)步驟6的工作，直到所要進(jìn)行的裝配過(guò)程結(jié)束；若找不到所需的零部件，則通過(guò)機(jī)械裝置將零部件堆重置，重復(fù)步驟2到步驟6的工作。