[發明專利]一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法

有效

• 申請號: 201910454792.2
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110176041B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 吳小平;王藝宸;張江泉;陳詩偉;漆令飛;潘宏燁;韓磊;張祖濤
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T3/00
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 李龍

一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法。本發明屬于攝像機標定技術領域，尤其涉及一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法。針對現有技術中大型裝配體的裝配過程中需要人為地識別、抓取和裝配零件，耗時長、效率低和出錯率高的問題。本發明的方案是：通過雙目視覺測出零件的距離，通過標志物識別零件的型號，最后通過機械臂抓取。實現精確測定零件的三維信息，實現零件的自動識別、自動抓取。

技術領域

本發明屬于攝像機標定技術領域，尤其涉及一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法。

背景技術

雙目立體視覺融合兩只眼睛獲得的圖像并觀察它們之間的差別，使我們可以獲得明顯的深度感，建立特征間的對應關系，將同一空間物理點在不同圖像中的映像點對應起來，這個差別，我們稱作視差(Disparity)圖像。

目前，我國是制造業大國，生產規模龐大，流水線眾多，各種工序紛繁復雜，尤其是列車的裝配過程。一輛列車上的零件成千上萬，裝配過程極其復雜，傳統的裝配，需要裝配工人對照圖紙確定零件的類型、型號。

對于現有技術，大型裝配體裝配過程中，對于零件的識別、抓取和裝配需要工人對比圖紙的情況下進行，即工人需要知道零件的位置和型號，應該知道用什么尺寸的緊固件，這樣使得耗時長、效率低和出錯率高。而若要通過機械臂自動抓取和裝配零件，則存在機械臂難以從各種型號中的零件挑出正確型號的零件的困難。

發明內容

針對現有技術中大型裝配體的裝配過程中需要人為地識別、抓取和裝配零件，耗時長、效率低和出錯率高的問題，本發明提供一種一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法，其目的在于：通過雙目立體視覺，精確測定零件的三維信息，實現零件的自動識別、自動抓取和自動裝配。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于雙目視覺算法的新型列車輔助裝配方法，包括以下步驟：

步驟1:分別將標志物貼在每個零件上；

步驟2:分別對兩個攝像機通過張正友標定法進行單目標定，確定兩個攝像機分別的內在參數Λ₁和Λ₂，確定攝像機的畸變系數；

步驟3：將兩個攝像機的位置關系和相對方向固定，對攝像機進行雙目標定，確定兩個攝像機之間的相對位姿信息τ和Ω；

步驟4：利用步驟3中相對固定的兩個攝像機同時拍攝一個零件，得到兩個視圖；

步驟5：從步驟4得到的兩個視圖中取出數對相互對應的2D點的坐標，利用步驟1得到的畸變系數對上述2D點的坐標進行校正，利用校正后的2D點的坐標和步驟2確定的相對位姿信息τ、Ω進行3D點求解，獲取零件的距離；

步驟6:對攝像機拍攝的標志物進行預處理，進行顏色空間轉換、顏色分割和中值濾波后得到一幅去噪的、含有標志信息的二值圖，并對二值圖進行輪廓檢測；

步驟7：通過步驟6得到了標志物的輪廓及四個點，結合步驟5中零件的距離可以得到四個角點世界坐標中的三維信息；

步驟8:對機械臂進行建模，在每個連桿上建立一個坐標系，通過a、α、d和θ建立坐標系之間的關系，按照連桿連接順序第i個坐標系相對于第連桿順序第i-1個坐標系的齊次變換矩陣：

其中，a：連桿長度，α：連桿扭轉，d：連桿偏移，θ：關節轉角；

步驟9：通過齊次變換矩陣計算末端執行器相對于世界坐標系的變換矩陣：

其中分別為齊次變換矩陣；

步驟10:對機械臂末端位姿的確定，確定轉換矩陣，計算出機械臂的逆解：