[發明專利]罐蓋視覺檢測與定位方法及系統、介質、裝置

有效

• 申請號: 202110099251.X
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112734750B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 陳衛東;高昊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種罐蓋視覺檢測與定位方法，包括如下步驟：目標識別步驟：針對罐蓋圖像進行模板匹配，獲取感興趣區域；初步定位步驟：對于獲取到的感興趣區域進行輪廓匹配正六邊形模板，縮小檢測區域；精確定位步驟：根據罐蓋中心的灰度特性進行閾值分割，提取中心孔作為罐蓋中心；位姿解算步驟：根據標定的位姿關系解算出罐蓋中心在世界坐標系下的二維坐標，并將其與高度傳感器得到的數據融合，得到罐蓋中心在世界坐標系下的三維坐標。本發明通過預先存儲不同光照度下的模板，避免復雜的算法，同時又能滿足不同環境下的檢測需求，解決了光照條件對檢測的影響，并通過模板匹配和輪廓匹配兩種不同方法兩次縮小了檢測范圍，確保能更準確地檢測罐蓋中心。

技術領域

本發明涉及罐車檢測和定位技術領域，具體地，涉及一種罐蓋視覺檢測與定位方法及系統、介質、裝置。

背景技術

在鐵水運輸與預處理、煉鋼、精煉及連鑄工藝及作業過程中，魚雷罐車加蓋作業是處理鐵水至關重要的環節。在傳統流程中，這一操作大多由人工操作機械臂抓取罐蓋，并放置于罐車罐口上，難度極大，且對操作員有一定的危險性。因此，在極端惡劣環境(高溫、粉塵及飛濺等)下魚雷罐車加蓋作業過程中存在的諸多問題。

經過檢索，專利文獻CN101003280A公開了一種魚雷罐車定位及車號檢測方法和裝置，該方法通過非接觸感應魚雷罐體目標的溫度從而實現鐵水魚雷罐車定位。該方法需要在魚雷罐車罐口上安裝兩個非接觸式熱金屬檢測器，這對于安裝精度以及設備的性能有較高要求；同時，該方法依據溫差檢測的原理，金屬探測器離魚雷罐車罐口不能太遠，會對作業有一定的影響。

專利文獻CN110378957A公開了一種面向冶金作業的魚雷罐車視覺識別與定位方法及其系統，該系統使用了滑動窗口匹配的方式，并沒有進一步縮小檢測區域，容易受到環境的干擾；另一方面，識別橢圓特征進行罐蓋和罐口的定位，需要設置自適應參數以滿足不同光照條件下的需求，在橢圓特征提取過程中，要求特征提取準確，在復雜的環境中魯棒性不高，容易產生比較大的誤差。為了準確提取特征，對安裝方式做出了很多要求，對于不同環境的適應能力不足。

因此，亟需開發一種能夠通過視覺傳感器識別罐蓋，控制機械臂進行抓取的方法去保障煉鋼作業過程中工人的安全，提高作業自動化程度和作業精度。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種適用于罐車的罐蓋視覺檢測與定位方法及系統、介質、裝置。目的在于保障煉鋼作業過程中工人的安全，提高作業自動化程度和作業精度。

根據本發明提供的一種罐蓋視覺檢測與定位方法，包括如下步驟：

目標識別步驟：針對罐蓋圖像進行模板匹配，獲取感興趣區域；

初步定位步驟：對于獲取到的感興趣區域進行輪廓匹配模板，縮小檢測區域；

精確定位步驟：根據罐蓋中心的灰度特性進行閾值分割，提取中心孔作為罐蓋中心；

位姿解算步驟：根據標定的位姿關系解算出罐蓋中心在世界坐標系下的二維坐標，并將其與通過高度信息及尺度變換得到的數據融合，得到罐蓋中心在世界坐標系下的三維坐標。

優選地，目標識別步驟包括：

模板存儲步驟：在作業區域內，拍攝多張不同光照情況下罐蓋圖像存儲作為模板；

模板匹配步驟：將存儲的模板在待檢測圖像內遍歷，依次按照順序進行比較，選擇匹配度最高的區域作為感興趣區域。

優選地，初步定位步驟包括：

圖像預處理步驟：對感興趣區域進行高斯濾波去除噪聲，選擇合適的閾值對感興趣區域進行二值化；

提取輪廓步驟：使用Canny邊緣檢測算子在感興趣區域內進行輪廓的提取；