[發(fā)明專利]一種用于機(jī)器人抓取零件的視覺檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911226981.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN111126174A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏亞東;吳云霞;周梓榮;尹玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06T5/00;G06T7/13;G06T7/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種用于機(jī)器人抓取零件的視覺檢測(cè)方法，本發(fā)明通過對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后采用高斯濾波處理、中值濾波處理對(duì)獲取的零件圖像進(jìn)行預(yù)處理，并采用分布銳化處理對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行銳化處理以獲取圖像中零件的邊緣信息，最后對(duì)圖像進(jìn)行邊緣提取，并采用模板匹配方法對(duì)圖像中的零件進(jìn)行定位并獲取零件的質(zhì)心位置，通過本發(fā)明的檢測(cè)方法能夠快速、準(zhǔn)確的獲取零件的形狀和位置信息，便于機(jī)器人能夠準(zhǔn)確抓取零件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像檢測(cè)識(shí)別技術(shù)，特別涉及一種用于機(jī)器人抓取零件的視覺檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著智能制造技術(shù)的需求不斷增加，大量機(jī)器人被引入加工生產(chǎn)線，裝配是機(jī)械制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品裝配時(shí)間占總生產(chǎn)時(shí)間的53％左右，是花費(fèi)最多的生產(chǎn)過程，因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化裝配是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的零部件安裝由人工完成，安裝的快慢以及準(zhǔn)確性受工人的技術(shù)程度影響，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，難以得到保證，近年來，勞動(dòng)力短缺，人力成本的增加給企業(yè)帶來極大負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展，因此，實(shí)現(xiàn)零部件的自動(dòng)化裝配具有極高的意義，通過快速檢測(cè)獲取待安裝零部件的空間位置，利用機(jī)器人完成零部件的抓取、平移以及安裝。

實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化裝配需要面臨兩個(gè)挑戰(zhàn)：自身遲滯的感知系統(tǒng)以及外界復(fù)雜的環(huán)境因素，在自動(dòng)化裝配中，視覺技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，雖然，該方法可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，但是，目前機(jī)械人對(duì)零件的感知精度不夠，無法達(dá)到快速、精準(zhǔn)抓取的需求。

因此，亟需一種能夠快速、精準(zhǔn)的識(shí)別零件形狀和對(duì)質(zhì)心位置進(jìn)行定位的視覺檢測(cè)方法來提高機(jī)器人抓取的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決背景技術(shù)而提出的一種用于機(jī)器人抓取零件的視覺檢測(cè)方法，通過對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后采用高斯濾波處理、中值濾波處理對(duì)獲取的零件圖像進(jìn)行預(yù)處理，并采用分布銳化處理對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行銳化處理以獲取圖像中零件的邊緣信息，最后對(duì)圖像進(jìn)行邊緣提取，并采用模板匹配方法對(duì)圖像中的零件進(jìn)行定位并獲取零件的質(zhì)心位置，通過本發(fā)明的檢測(cè)方法能夠快速、準(zhǔn)確的獲取零件的形狀和位置信息，便于機(jī)器人能夠準(zhǔn)確抓取零件，具有良好的應(yīng)用前景。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種用于機(jī)器人抓取零件的視覺檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1：攝像機(jī)校準(zhǔn)，利用攝像機(jī)對(duì)所用校準(zhǔn)板在不同的方向上采集多張圖像，應(yīng)用二維圖像的變換得到世界坐標(biāo)系中的三維信息，再根據(jù)校準(zhǔn)板上的特征點(diǎn)與像平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系完成攝像機(jī)校準(zhǔn)；

步驟2：圖像預(yù)處理，采用高斯濾波處理、中值濾波處理對(duì)獲取的零件圖像進(jìn)行預(yù)處理，以對(duì)圖像進(jìn)行平滑、去噪處理，并采用分布銳化處理對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行銳化處理以獲取圖像中零件的邊緣信息；

步驟3：邊緣提取，提取步驟2中預(yù)處理后的圖像的邊緣信息；

步驟4：質(zhì)心計(jì)算，采用模板匹配方法對(duì)圖像中的零件進(jìn)行定位并獲取零件的質(zhì)心位置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述步驟1中攝像機(jī)校準(zhǔn)方法具體為：

首先輸入黑白校準(zhǔn)板，包括校準(zhǔn)板的每行每列黑白小方塊的個(gè)數(shù)，以及每行每列的長(zhǎng)度，然后輸入多幅不同方向的校準(zhǔn)板圖像進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)出不合格的棋盤格圖像，如果存在則系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行，如果合格則對(duì)棋盤格角點(diǎn)進(jìn)行提取，先進(jìn)行粗略的角點(diǎn)檢測(cè)，并繪制出坐標(biāo)，如果檢測(cè)結(jié)果理想，則進(jìn)行進(jìn)一步的精確角點(diǎn)提取，最后根據(jù)圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系求出攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)及矯正參數(shù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定，所述攝像機(jī)校準(zhǔn)方法具體步驟如下：

(1)設(shè)定世界坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系：