[發明專利]基于雙目視覺的位姿識別與抓取的裝置與方法

在審

• 申請號: 201910870880.0
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110509281A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 孫堅;吳蘇陽
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林超<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種基于雙目視覺的位姿識別與抓取的裝置與方法。包括工件傳送模塊、圖像采集模塊和目標工件抓取模塊，工件傳送模塊通過傳送帶將目標工件傳送到雙目相機下方，當雙目視覺相機支架下方安裝的接近傳感器接受工件到達信號時傳送帶停止工作，便于左右工業相機采集圖像；圖像采集模塊采集圖像后傳輸至計算機，通過圖像預處理算法和位姿識別算法處理后獲得目標工件的位姿信息，再對位姿信息進行處理、軌跡規劃，將數據傳輸至抓取裝置；抓取裝置中的機械手對工件進行抓取并擺放至指定區域。本發明可以檢測目標工件的位姿信息并進行軌跡規劃，利用抓取裝置對目標工件進行抓取，提升效率。

技術領域

本發明屬于機器視覺領域，具體涉及了一種基于雙目視覺的位姿識別與抓取的裝置與方法。

背景技術

雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。

隨著信息技術和機器人技術飛速的發展，機器人控制技術所涵蓋的內容越來越豐富。工業機器人作為一種新興的數字控制設備，一經問世就得到了廣泛的關注，經過國內外的專家學者和科研人員的不斷探索，功能得到逐漸完善。其中雙目立體視覺技術被廣泛運用在物體識別、虛擬現實、工業檢測等領域。雙目立體視覺技術可以在多種條件下靈活的獲得物體的立體信息，相對單目視覺有著不可比擬的優勢。

在工業生產流水線上，傳統的供料設備為振動盤，但是對于軟磁體、陶瓷片等弱沖擊韌性材料，無法使用振動盤上料，否則將導致材料發生破碎、產生裂縫等后果。而在工業機械手使用場合中，基于單目視覺機械手的的一般動作是采用“抓取-放置”的動作，運用單目視覺進行零件的二維測量，通過固定的參數獲取零件的旋轉角度、位姿，以實現零件的抓取。在利用雙目視覺工業機械手的情景中，機械手對零件、產品的抓取僅停留在“定位-抓取-放置”的程度上，對產品的初始、結束姿態沒有考慮。所以在雙目視覺的基礎上，進行對工件進行位姿識別、機械手軌跡規劃的研究，對工業生產效率的提高具有很大的積極意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種基于雙目視覺的位姿識別與抓取的裝置與方法，可以完成對無法在振動盤上料的工件進行位姿識別以及抓取，包括通過雙目視覺系統及相關圖像處理與三維重建算法，利用相關圖像算法進行工件的姿態識別，機械手的運動軌跡規劃，實現對工件的位姿識別與抓取。

本發明采用的技術方案如下：

一、一種基于雙目視覺的位姿識別與抓取的裝置

包括工件傳送模塊、圖像采集模塊和目標工件抓取模塊；

工件傳送模塊包括帶式傳送機、帶式傳送機電機驅動裝置和接近傳感器，帶式傳送機上安裝有用于傳送目標工件的傳送帶，位于傳送帶一側的帶式傳送機機架上安裝有接近傳感器。

圖像采集模塊包括工業相機、相機支架、條形光源和雙目相機夾具，位于傳送帶兩側的帶式傳送機機架上固定有相機支架，相機支架兩側之間安裝有高度可調的雙目相機夾具，雙目相機夾具的導軌上滑動安裝有兩個CCD工業相機，兩個工業相機用于拍攝經過接近傳感器的目標工件，兩個工業相機分別為左相機和右相機；相機支架兩側底部安裝有對稱布置的兩個條形光源，條形光源用于圖像采集時提供照明；接近傳感器靠近相機支架布置。

目標工件抓取模塊包括四軸機械手和控制柜，控制柜位于帶式傳送機一側且高度與傳送帶高度一致，控制柜與傳送帶高度一致使目標工件與機械手坐標系原點高度保持一致，便于坐標換算；四軸機械手通過其底座固定于控制柜上。

二、采用上述裝置的一種基于雙目視覺的位姿識別與抓取的方法

包括以下步驟：

步驟一：調整工業相機的高度、拍攝角度和兩個工業相機之間的距離，使得目標工件位于工業相機的焦距范圍內；