[發明專利]一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法

有效

• 申請號: 201810828510.6
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108927805B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 杜志江;高永卓;董為;李明洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法，其特征在于：所述基于視覺補償的機器人自動化插釘方法包括以下步驟：

步驟一：選擇鉚接工件待加工孔位中需要拍照的孔；

步驟二：使用機器人對步驟一中選擇的需要拍照的孔進行拍照點位設定，并采集圖像；

步驟三：使用機器人對步驟一中鉚接工件待加工孔位進行手動示教插釘，并記錄當前位置；

步驟四：更換工件，機器人在步驟二設定的拍照點位采集圖像；

步驟五：采用視覺補償算法對孔位偏移信息進行計算，生成補償信息發送到機器人；具體過程為：

步驟五一：對步驟二采集的圖像進行讀取；

步驟五二：對步驟五一讀取的圖像進行中值濾波處理；

步驟五三：對步驟五二中值濾波處理后的圖像采用最大類間方差法，求得使前景和背景圖案的類間方差最大的閾值；根據求得的閾值進行黑色區域選取；

步驟五四：步驟五三選取的黑色區域為孔位和背景，按圓度提取孔位區域；

步驟五五：提取孔位區域的區域邊界；

步驟五六：在步驟五五提取的邊界上利用最小二乘法擬合圓型邊界，作為初始待加工孔位的圖像表達；

步驟五七：重復執行步驟五一至步驟五六，對步驟四采集的圖像進行處理，得到步驟四中待加工孔位的圖像表達；

步驟五八：計算步驟五六和步驟五七中得到的兩個孔位的圓心距離和直徑在圖像中的像素個數；

步驟五九：根據孔位的實際直徑和步驟五八中得到的孔位的圓心距離和直徑在圖像中的像素個數，計算初始待加工孔位和步驟五七中待加工孔位的實際圓心距離，即得到位移量；

步驟六：機器人根據收到的補償信息，在步驟三記錄的位置的基礎上進行補償，完成插釘過程；

步驟七：插釘完成后，工件下料，重復執行步驟四至步驟六，直至完成所有工件的插釘。

2.根據權利要求1所述一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法，其特征在于：所述步驟一中選擇鉚接工件待加工孔位中需要拍照的孔具體為：

需要拍照的孔占總孔位的10％以內，選擇的孔分布均勻，且孔位連線折點上的孔必須被選擇。

3.根據權利要求2所述一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法，其特征在于：所述步驟二中使用機器人對步驟一中選擇的需要拍照的孔進行拍照點位設定，并采集圖像的具體過程為：

以待加工工件的孔位在圖像中心，同時攝像頭視場要覆蓋整個可能位移的范圍，即來料位置的誤差范圍內時為拍照點位；

設定好點位后，機器人記錄下自身狀態，在后續的拍照時，機器人移動至相同位置。

4.根據權利要求1所述一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法，其特征在于：所述步驟五二中對步驟五一讀取的圖像進行中值濾波處理采用以下公式：

y(i)＝Med[x(i-N),…,x(i),…,x(i+N)]

其中，y(i)為圖像上第i個點濾波后的灰度值，x(i)為圖像上第i個點濾波前的灰度值，2N+1為窗口長度，Med為取中值。

5.根據權利要求4所述一種基于視覺補償的機器人自動化插釘方法，其特征在于：所述步驟五中生成補償信息的具體過程為：

對多個點的位移量進行計算后，再計算位移量間的極差，如果極差小于插釘的軸孔間距，則工件在沿夾具定位面方向發生位移，計算位移量的平均值，采用平均值對每個點進行補償，機器人完成插釘入孔；

當極差大于等于插釘的軸孔間距時，工件在垂直夾具定位面方向有位移，以位移量最小值為補償基準，分別對各孔進行垂直于夾具定位面方向的位移進行計算；計算滿足勾股定理關系，以各孔的位移量為斜邊，以位移量最小值為直角邊，計算另一直角邊，即為各孔垂直于夾具定位面方向的位移；

機器人以位移量最小值為沿夾具定位面方向的位移，結合各孔垂直于夾具定位面方向的位移，進行補償，完成插釘入孔。