[發(fā)明專利]基于標(biāo)定塊的機(jī)器人手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)位置確定方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911175295.5
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110930442B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭振興;刁世普;秦磊
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/80
• 代理公司: 佛山幫專知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44387
• 代理人: 曾鳳云

本發(fā)明提出了一種基于標(biāo)定塊的機(jī)器人手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)位置確定方法與裝置，通過對三維標(biāo)定塊的擺放姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使三維標(biāo)定塊上的關(guān)鍵點(diǎn)中任意兩點(diǎn)的連線在XY平面的投影與機(jī)器人基坐標(biāo)系的任意坐標(biāo)軸不平行；并對機(jī)器人的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使處于機(jī)器人末端的三維視覺系統(tǒng)能獲取包含所述關(guān)鍵點(diǎn)周邊面的三維標(biāo)定塊點(diǎn)云；然后將三維標(biāo)定塊的CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿S標(biāo)定塊模型點(diǎn)云；再將三維標(biāo)定塊模型點(diǎn)云與三維標(biāo)定塊點(diǎn)云進(jìn)行配準(zhǔn)；最后設(shè)置閾值從三維標(biāo)定塊點(diǎn)云中獲取關(guān)鍵點(diǎn)附近點(diǎn)云從而確定關(guān)鍵點(diǎn)在三維視覺系統(tǒng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。本發(fā)明可低成本、便捷、高精度地對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行提取，從而低成本、便捷、高精度地在機(jī)器人視覺系統(tǒng)中進(jìn)行手眼標(biāo)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人自動化加工系統(tǒng)中視覺引導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定、機(jī)器人自動裝配系統(tǒng)中待裝配零件的位置和相關(guān)參數(shù)檢測中的視覺系統(tǒng)標(biāo)定、加工中心中通過分析傳感器數(shù)據(jù)獲取瑕疵后的目標(biāo)位置信息的轉(zhuǎn)換中的視覺檢測系統(tǒng)標(biāo)定及其他自動化加工(操作)過程中的視覺引導(dǎo)作業(yè)等自動化領(lǐng)域的檢測系統(tǒng)的手眼標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于標(biāo)定塊的機(jī)器人手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)位置確定方法與裝置。

背景技術(shù)

自動化裝備是制造強(qiáng)國的利器，因此必須要向高速化，智能化方向邁進(jìn)，其一個重要的手段是給機(jī)器裝上“眼睛”和能夠與這顆眼睛配合的“大腦”。這只眼睛可以是單目相機(jī)，雙目相機(jī)，多目相機(jī)，三維掃描儀，也可以是RGB-D傳感器。通過視覺傳感器獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，可以分析得到的加工信息，這里的加工信息是以視覺傳感器的坐標(biāo)系定義的，這些加工信息在被機(jī)器人執(zhí)行前必須變換到機(jī)器人基坐標(biāo)系下。因此，機(jī)器人視覺引導(dǎo)系統(tǒng)的手眼關(guān)系的標(biāo)定非常重要。

目前，眼在手上的視覺系統(tǒng)的手眼標(biāo)定方法很多，但是對于機(jī)器人動態(tài)三維視覺系統(tǒng)來說，現(xiàn)有的這些標(biāo)定方法要么標(biāo)定精度較低，要么標(biāo)定成本較高(需要激光跟蹤儀等昂貴的儀器設(shè)備)，且不利于快速標(biāo)定。因此急需一種能低成本的、便捷的、高精度的手眼標(biāo)定方法，而在進(jìn)行手眼標(biāo)定前，需要提供一種在機(jī)器人視覺系統(tǒng)手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)的提取方法，以快速進(jìn)行手眼標(biāo)定。三維標(biāo)定塊在機(jī)器人視覺系統(tǒng)手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)的提取方法與裝置

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于標(biāo)定塊的機(jī)器人手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)位置確定方法與裝置，可低成本、便捷、高精度地對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行提取，從而低成本、便捷、高精度地在機(jī)器人視覺系統(tǒng)中進(jìn)行手眼標(biāo)定。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于標(biāo)定塊的機(jī)器人手眼標(biāo)定中關(guān)鍵點(diǎn)位置確定方法，所述標(biāo)定塊為三維標(biāo)定塊，所述三維標(biāo)定塊為多面體結(jié)構(gòu)且形狀不規(guī)則，所述關(guān)鍵點(diǎn)為三維標(biāo)定塊上且不少于三個的預(yù)設(shè)點(diǎn)，所述預(yù)設(shè)點(diǎn)在高度方向不重合；所述關(guān)鍵點(diǎn)提取方法包括以下步驟：

步驟1，對三維標(biāo)定塊的擺放姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使三維標(biāo)定塊上的關(guān)鍵點(diǎn)中的任意兩點(diǎn)的連線在XY平面的投影，與機(jī)器人基坐標(biāo)系的任意坐標(biāo)軸不平行；

步驟2，對機(jī)器人的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使處于機(jī)器人末端的三維視覺系統(tǒng)能夠獲取所述三維標(biāo)定塊上包含所述關(guān)鍵點(diǎn)周邊面的三維標(biāo)定塊點(diǎn)云；

步驟3，將三維標(biāo)定塊的CAD模型轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)云得到三維標(biāo)定塊模型點(diǎn)云；

步驟4，將三維標(biāo)定塊模型點(diǎn)云與所獲得的三維標(biāo)定塊點(diǎn)云進(jìn)行配準(zhǔn)；

步驟5，以三維標(biāo)定塊模型點(diǎn)云上的關(guān)鍵點(diǎn)位置為基準(zhǔn)，設(shè)置相應(yīng)閾值以從三維標(biāo)定塊點(diǎn)云中獲取關(guān)鍵點(diǎn)附近點(diǎn)云從而確定三維標(biāo)定塊上的關(guān)鍵點(diǎn)在三維視覺系統(tǒng)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。

進(jìn)一步的，步驟3包括以下子步驟：

步驟301，獲取三維標(biāo)定塊的CAD模型，并將其轉(zhuǎn)換為PLY格式文件；

步驟302，根據(jù)所述PLY格式文件，利用PCL庫中的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換函數(shù)，將其轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)格式，獲取三維標(biāo)定塊模型點(diǎn)云。

進(jìn)一步的，步驟4包括以下子步驟：