[發明專利]一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法

在審

• 申請號: 202111438271.1
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114119773A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 陳華;熊節;談波;吳昊;韓飛坡
• 申請（專利權）人: 馬鞍山學院
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13;G06T5/00;H04N5/232
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 金貝貝;郭大美

1.一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法，其特征在于：在視覺系統獲取到工件圖像后，得到工件表面清晰度未知的圖像，掛載視覺系統的機器人在控制系統作用下不斷移動工程中，實時計算圖像參數值，并與設定值相比較，實時調整位置，直到滿足要求即達到自動對焦目的。

2.根據權利要求1所述的一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1、通過預先設定路徑規劃使機器人掛載視覺系統的位置處于待識別工件一定高度的水平上方；

S2、視覺系統采集工件清晰度未知圖像，去除圖像高頻噪聲，然后采用Sobel邊緣檢測算法進行垂直方向的工件圖像邊緣提取；

S3、對邊緣信息進行圓形結構元素的形態學開運算處理，在不改變圖像區域形狀的前提下有效去除圖像中的孤立的噪聲點和毛刺，獲取有效邊緣；

S4、根據產品參數設定中已知工件形狀信息，利用工件圖像有效邊緣對工件進行形狀擬合成矩形或圓形；

S5、完成形狀擬合后，利用圖像算法計算該工件圖像的中心點坐標，中心點計算方法為該圖形擬合點縱坐標或列坐標的平均值；

S6、利用機器人手臂中掛載的視覺系統采集多張不同姿態的棋盤格標定板圖像，不同姿態里包括標定板多個旋轉角度，之后利用機器人手眼標定算法，對機器人手臂與視覺系統進行手眼標定，獲得該系統中世界坐標系、機器人坐標系以及視覺系統中相機坐標系之間的變換關系；標定完成后，將轉換到世界坐標系后的工件中心坐標經網口通訊協議傳輸至計算機控制系統；

S7、在同一世界坐標系下，計算機控制系統計算獲取到的工件中心點坐標和相機視野中心點坐標的偏差d，并通過控制電機轉動來移動機器人手臂，當d為正值時，向左移動，d為負值時，向右移動，反復此過程直到d達到精度要求；最終工件中心點坐標與視覺系統的相機視野中心在一條直線上；

S8、完成機器人視覺系統初始位置定位后，視覺系統采集工件圖像，并對圖像進行灰度化、高斯濾波預處理，去除圖像中的高頻噪聲。

3.根據權利要求2所述的一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法，其特征在于：該方法中將待識別工件圖像的灰度值均值、圖像邊緣區域的寬度、圖像邊緣區域的高度三個參數值作為評價標準設定值，即實驗狀態下確定對焦清晰時三個參數值作為工件對焦清晰的評價標準，自動對焦時，不斷計算圖像的實時參數值，當滿足兩者之差小于某個精度值k時，即完成自動對焦。

4.根據權利要求3所述的一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法，其特征在于：自動對焦實施過程還包括以下步驟：

S9、計算S8預處理后的圖像的灰度值均值，并根據上述步驟S2、S3獲取圖像有效邊緣，計算圖像邊緣區域的寬度、高度；圖像的灰度值均值計算方法為整個圖像灰度值總和除以圖像矩陣大小，圖像邊緣區域的寬度、高度的計算方法為每個邊緣兩邊的距離均值；

S10、實驗狀態下手動確定視覺系統圖像最清晰時的最佳對焦距離，采集最佳對焦距離時的圖像，并按照S9方法計算該圖像的灰度值均值和圖像邊緣區域的寬度、高度三個參數，將該參數值作為最佳對焦狀態時的評價標準設定值；

S11、自動對焦時，在機器人手臂識別工件的不斷移動過程中，完成步驟S7后，開始實時按照S8、S9計算圖像的灰度值均值和圖像邊緣區域的寬度、高度三個參數值，并不斷與評價標準設定值比對，通過計算機系統控制機器人手臂上下移動來改變對焦距離F，當比對結果大于精度值要求時，控制機器人手臂向上移動，比對結果小于精度值要求時，向下移動；當計算自動對焦過程中的圖像評價標準參數值與評價標準設定值一致時，完成自動對焦過程。

5.根據權利要求4所述的一種用于工業機器人智能抓取檢測的相機自動對焦方法，其特征在于：S11中通過計算機系統控制機器人手臂上下移動來改變對焦距離F，當比對結果大于精度值要求時，控制機器人手臂向上移動鏡頭景深大小距離的2/3，比對結果小于精度值要求時，向下移動鏡頭景深大小距離的2/3。