[發(fā)明專利]基于DLP和相機標定的用于機器人的視覺裝置及測量方法

在審

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• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110842930A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曼林;張鍇;王平江;徐慧;洪亮;張雪俊;焦明杰
• 申請（專利權(quán)）人: 泉州華中科技大學(xué)智能制造研究院;泉州華數(shù)機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B07C5/34
• 代理公司: 泉州市寬勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35229
• 代理人: 廖秀玲

本發(fā)明提供一種應(yīng)用于計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域的主動式三維非接觸式測量從而控制機器人進行分揀工作，提高作業(yè)的效率與準確率，適用于工業(yè)現(xiàn)場及機器人中，測量準確性高、高效性，有效改善傳統(tǒng)算法視差圖中的條紋現(xiàn)象的基于DLP和相機標定的用于機器人的視覺裝置及測量方法。包括機器人手臂、設(shè)置于機器人手臂上的視覺裝置，視覺裝置包括設(shè)于機器人手臂上的下殼體、下殼體上設(shè)有用于將格雷碼編碼圖案導(dǎo)入并投射到待拍攝物體上的DLP投影儀、設(shè)于DLP投影儀光軸的中心軸線成中心對稱的用于圖像采集處理的相機、與下殼體配合的開設(shè)有三個用于DLP投影儀光軸和兩個所述相機光軸穿出的透視窗的上殼體，兩個所述相機光軸所在平面與DLP投影儀光軸所在平面在同一水平面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于DLP和相機標定的用于機器人的視覺裝置及測量方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)機器人技術(shù)的不斷成熟、工業(yè)機器人價格的不斷降低以及用工成本的逐年升高，以機器換人力成為了現(xiàn)代企業(yè)的首要訴求之一。工業(yè)機器人正在加速融入社會生產(chǎn)、生活的方方面面，并發(fā)揮著越來越重要的作用。工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，結(jié)合機器視覺的工業(yè)機器人主要用于對空間目標物體位姿的自動測量和定位控制，其應(yīng)用包括物件的自動分揀、自動裝配、自動焊接、自動噴涂、自動搬運。工業(yè)機器人極大地提高了對工業(yè)物質(zhì)產(chǎn)品地生產(chǎn)速度，將生產(chǎn)勞動工人從臟亂、危險和重復(fù)性機械勞動中解放出來。結(jié)合雙目視覺的機器人控制系統(tǒng)能夠大大增加機器人對環(huán)境的適應(yīng)能力和控制柔性，提高對產(chǎn)品的加工精度，增加機器人可靠性和靈活性并拓展機器人的應(yīng)用范圍。

在傳統(tǒng)的物料分揀中大部分采用的是人工分揀，這樣方式生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差。如今各類企業(yè)的自動化程度越來越高，物料的自動分揀已成為企業(yè)必須要掌握的生產(chǎn)技術(shù)。在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，越來越多的用戶開始要求能夠?qū)崿F(xiàn)三維立體視覺的檢測，這推動了雙目視覺技術(shù)從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展之路。

物體的三維測量主要分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測量的典型代表是三維坐標測量機，這種測量方式以精密機械為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用光學(xué)、電子學(xué)、計算機和數(shù)控等先進技術(shù)，測量精度可高達微米級，是迄今為止最具通用性的傳統(tǒng)坐標測量方法。但是，該方法始終存在著一些無法克服的弊端：它采用點接觸的測量方式，不適用于柔軟物體的測量，尤其是那些測頭不宜接觸的表面；測量速度慢，效率低；測量機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工作環(huán)境要求較高，應(yīng)用范圍受到很大限制。總體來看，接觸式三維測量已經(jīng)難以滿足快速準確的測量需求。比較而言，非接觸三維測量方式則有效避免了上述缺陷，在測量范圍、測量效率上均有較大提高，且對所測工件的要求亦有所降低。非接觸三維光學(xué)測量分為被動式和主動式，被動式三維測量中，景物的照明由物體周圍的光照條件提供，則不需要額外的光源，通過一定的技術(shù)從一個或多個攝像系統(tǒng)獲取被測物的三維信息，被動式三維測量精度低，計算量較大，不適用精密計量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供主動式三維非接觸式測量從而控制機器人進行分揀工作，提高作業(yè)的效率與準確率，適用于工業(yè)現(xiàn)場及機器人中，測量準確性高、高效性，有效改善傳統(tǒng)算法視差圖中的條紋現(xiàn)象的基于DLP和相機標定的用于機器人的視覺裝置及測量方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是：

基于DLP和相機標定的用于機器人的視覺裝置，包括機器人手臂、設(shè)置于機器人手臂上的視覺裝置，視覺裝置包括設(shè)于機器人手臂上的下殼體、下殼體上設(shè)有用于將格雷碼編碼圖案導(dǎo)入并投射到待拍攝物體上的DLP投影儀、設(shè)于 DLP投影儀光軸的中心軸線成中心對稱的用于圖像采集處理的相機、與下殼體配合的開設(shè)有三個用于DLP投影儀光軸和兩個所述相機光軸穿出的透視窗的上殼體，兩個所述相機光軸所在平面與DLP投影儀光軸所在平面在同一水平面，三個光軸交于一點。

進一步改進的是：下殼體上固設(shè)有用于固定相機的L型相機支架。