[發(fā)明專利]一種機器人視覺系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010699830.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111775154B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋寶;唐小琦;周向東;李含嫣;郭藝璇;李鵬帥;劉永興;趙德鵬;周金海
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東拓斯達科技股份有限公司;華中科技大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明公開了一種機器人視覺系統(tǒng)，本發(fā)明分析機器人視覺系統(tǒng)的各組成對象，設(shè)計以機器人為核心，包括視覺定位、靜態(tài)抓取和動態(tài)跟蹤功能的系統(tǒng)整體方案，研究機器人與視覺坐標(biāo)關(guān)系，提出基于透視變換的視覺標(biāo)定模型和四點標(biāo)定方法，并通過超定方程組最佳的最小二乘解實現(xiàn)參數(shù)求優(yōu)；利用標(biāo)定參數(shù)，基于偏移法計算機器人位姿，引導(dǎo)機器人對目標(biāo)的定位抓取。對于傳送帶上的運動工件，建立傳送帶模型并給出基于標(biāo)記點對位的參數(shù)標(biāo)定方法，實現(xiàn)了機器人、視覺、傳送帶各坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)包含傳送帶管理和工件隊列管理的動態(tài)控制策略，基于傳送帶和工件狀態(tài)判定機器人的動作邏輯，整體流程保證工件信息的實時、準(zhǔn)確、不重復(fù)、不遺漏。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機器人視覺系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)化機器人廣泛應(yīng)用于汽車、電子、機械制造、食品包裝等行業(yè)，自動化生產(chǎn)線正在逐漸代替部分或全部傳統(tǒng)的人工操作。其中，機器人定位抓取和輪廓跟蹤是工業(yè)生產(chǎn)流程中最常見的應(yīng)用之一，研究基于視覺的機器人動態(tài)定位系統(tǒng)(以下簡稱機器人視覺系統(tǒng))具有重要意義。

機器視覺是指用機器代替人眼來做測量和判斷，使機器能夠感知周圍環(huán)境信息的技術(shù)。近年來，機器視覺在3C、汽車、食品包裝等行業(yè)都有較普遍的應(yīng)用，解決以往需要人工進行的檢測、測量、識別和定位引導(dǎo)等重復(fù)性工作。在工業(yè)生產(chǎn)線上，機器視覺系統(tǒng)能夠在較短時間內(nèi)完成對成百上千元件的檢測，提高了生產(chǎn)效率；提高相機分辨率和配置合適光源后，機器視覺檢測可達到很高的檢測精度，減少生產(chǎn)誤差；機器視覺作為一種非接觸檢測手段，消除了與被檢驗元件之間的摩擦，降低了機械磨損的投入成本；通過機器視覺技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測，提高了生產(chǎn)的安全性和操作的簡便性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種機器人視覺系統(tǒng)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括視覺平臺和機器人，所述機器人包括上位機和下位機，所述上位機為人機交互界面，所述下位機實現(xiàn)具體功能和控制邏輯，所述下位機功能模塊分為標(biāo)定模塊、動態(tài)控制策略模塊和機器人動作模塊，其中，標(biāo)定模塊包括視覺標(biāo)定、傳送帶標(biāo)定和工件標(biāo)定，使視覺、傳送帶、工件信息都可以轉(zhuǎn)換到機器人坐標(biāo)系下使用；動態(tài)控制策略模塊包括對傳送帶的實時檢測和更新、基于隊列的工件管理，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤的邏輯控制和判斷；機器人動作模塊分別實現(xiàn)對靜態(tài)工件的抓取和對傳送帶上運動工件的跟蹤；

所述視覺標(biāo)定采用基于標(biāo)定物的傳統(tǒng)標(biāo)定方法進行視覺標(biāo)定，首先建立視覺與機器人之間的坐標(biāo)關(guān)系模型，采集標(biāo)定板上某幾個點的像素坐標(biāo)和對應(yīng)機器人坐標(biāo)，利用數(shù)學(xué)方法求解模型中的轉(zhuǎn)換參數(shù)；利用標(biāo)定出的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算目標(biāo)工件在機器人坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進而引導(dǎo)機器人的動作；

所述動態(tài)控制策略模塊基于傳送帶坐標(biāo)系計算工件實時位姿，需要對傳送帶進行建模及標(biāo)定；基于編碼器位置反饋計算傳送帶實時位移和速度，視覺檢出的工件利用先進先出隊列進行管理，每周期對工件狀態(tài)實時更新；整體流程保證機器人可以根據(jù)實時、準(zhǔn)確的工件信息進行邏輯判定，逐個處理傳送帶上的運動工件；

所述機器人動作模塊執(zhí)行跟蹤操作時，先要跟上工件與之保持相對靜止，然后執(zhí)行相應(yīng)的動態(tài)工藝，機器人需要處理的工件上的點稱為工藝點，處理完退出跟隨狀態(tài)；為實現(xiàn)對運動工件的跟蹤，提出工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系標(biāo)定和工藝點示教方法，通過將操作點映射到工件實時局部坐標(biāo)系實現(xiàn)了任意位姿、任意工藝點的實時坐標(biāo)計算，并在最后對跟蹤效果進行優(yōu)化。

本發(fā)明的有益效果在于：