[發明專利]機器人夾持下的導管測量方法

有效

• 申請號: 201910972377.6
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN112729150B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳月玲;夏仁波;趙吉賓;趙亮;付生鵬;劉明洋;于彥鳳
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/11;G06T7/12;G06T7/155;G06T7/194;G06T7/80
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及一種機器人夾持下的導管測量方法。其步驟為：同步觸發多目視覺測量箱內的多個工業相機采集不同視角下的多幅原始圖像，借助于過度分割邊緣、組合平行邊緣對以及剔除錯誤邊緣等方法去除測量過程中夾爪的干擾，然后對邊緣圖像進行骨架提取得到彎管圖像的中軸線,借助于圖像分割將中軸線分割成直線段和橢圓段區域,最后利用極線約束對控制點進行三維重建，掃掠得到彎管的三維模型。本發明方法能實現在機器人夾持下的導管測量，能夠自動去除夾爪的干擾，有效的重建管路的三維模型，得到的精確的控制點，魯棒性強、精度高、效率高。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域,具體的說是機器人夾持下的導管測量方法。

背景技術

在國內工業自動化日益發展的今天，工業機器人自動化水平也得到了顯著的提高，并逐漸成為了自動生產未來的趨勢。然而實現導管的自動化生產，離不開導管的自動化測量。導管的自動化測量需要在工業機器人的輔助下完成，進而才可以實現導管自動化切割、焊接、裝配等一系列的導管智能制造的需求。

目前對成型的彎管測量方式有接觸式測量以及非接觸式測量方式，其中接觸式測量方法，例如靠模法、三坐標測量機、關節式坐標測量機等，這些方法存在對比裝置制造困難，容易造成損傷或變形，效率低，過分依賴操作者主觀判斷，無法重建三維模型以及無定位基準等缺陷。非接觸式測量方法，例如光柵掃描、多目視覺測量掃描等，這些方法雖然精度高，但是無法應用到自動化生產線中，無法對導管進行基準定位。

因此亟需改變傳統人工配管效率低、可靠性不高的局面，有效提升自動化裝配的數字化和精益化水平。

如何有效地縮短研制時間、降低研制成本、提高產品質量是彎管快速加工制造的主要目的。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種機器人夾持下的導管測量方法，該方法有效的利用多目視覺處理算法，剔除了機器人夾爪的干擾，實現了導管的自動化生產，有效地縮短研制時間、降低研制成本、提高產品質量。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：機器人夾持下的導管測量方法，包括以下步驟：

步驟1：同步觸發多目視覺測量箱內的多個工業相機；

步驟2：工業相機采集不同視角下的多幅原始圖像；

步驟3：對每一幅原始圖像進行如下處理，得到分割的彎管中心軸線；

i.提取邊緣圖像并預處理：

ii.去除圖像上夾持部件，得到僅包含彎管的彎管輪廓區域：

iii.提取彎管輪廓區域的中心軸線：

iiii.將彎管中心軸線分割成直線段和橢圓段；

步驟4：選取控制點，由全局標定得到工業相機的內外參數，并借助極線約束進行控制點匹配，得到彎管的空間三維控制點；

步驟5：連接彎管相鄰的空間三維控制點，形成彎管空間三維中心軸線，將彎管中心軸線作為路徑進行掃掠，得到導管三維模型。

所述多目視覺測量箱由若干個處于不同位置的工業相機、背光光源、勻光板以及箱體構成，其中工業相機均勻布置于箱體內壁的上方，背光光源以及勻光板設置于箱體內的底部。

所述工業相機的布局位置使得其測量范圍覆蓋背光光源的整個視場。

所述提取邊緣圖像并預處理包括：

利用Canny算子對圖像進行邊緣亞像素提取，得到包含夾持部件和彎管的邊緣圖像；

去除輪廓長度小于閾值的邊緣像素；

利用導管沿中軸線對稱的形態，剔除圖像中的邊緣干擾像素。