[發(fā)明專利]一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210172670.6
• 申請(qǐng)日: 2022-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN114434123B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王松;陳張
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B23P19/00
• 分類號(hào): B23P19/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于，包括如下步驟：

在線夾的上方設(shè)置靶標(biāo)盤，建立線夾和靶標(biāo)盤之間位置關(guān)系的3D模型；

采集靶標(biāo)盤的灰度圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

在相機(jī)坐標(biāo)系下，基于所述灰度圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用多尺度模板匹配算法，計(jì)算靶標(biāo)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，采用平面擬合算法，計(jì)算靶標(biāo)盤的法向量；

基于所述灰度圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用邊緣檢測(cè)算法，計(jì)算靶標(biāo)盤邊緣的三維坐標(biāo)集合；采用直線擬合算法，計(jì)算靶標(biāo)盤邊緣的方向向量，進(jìn)一步計(jì)算靶標(biāo)繞靶標(biāo)盤的法向量的旋轉(zhuǎn)角度；

通過所述靶標(biāo)盤的法向量和所述旋轉(zhuǎn)角度，獲得靶標(biāo)盤的位置和姿態(tài)，結(jié)合所述3D模型，計(jì)算線夾的插孔位置和姿態(tài)；

將線夾的插孔位置和姿態(tài)信息從坐標(biāo)從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)；

機(jī)械臂末端攜帶拆卸工具插入線夾的插孔，執(zhí)行線夾的拆卸操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：所述機(jī)械臂上安裝相機(jī)，相機(jī)朝向線夾的方向進(jìn)行拍照，采集灰度圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：所述靶標(biāo)盤設(shè)置為圓形靶標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：計(jì)算靶標(biāo)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)和靶標(biāo)盤的法向量，具體包括步驟：

在配置文件中存儲(chǔ)靶標(biāo)盤的模板圖像；

將采集到的靶標(biāo)盤的灰度圖像作為目標(biāo)圖像；

采用邊緣檢測(cè)分別提取模板圖像和目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的輪廓圖像，且將兩個(gè)輪廓圖像做卷積，得到一個(gè)卷積矩陣；

提取卷積矩陣中的最大值，最大值所在像素即為目標(biāo)圖像上的靶標(biāo)中心像素；

以靶標(biāo)中心像素作為目標(biāo)點(diǎn)，靶標(biāo)盤作為目標(biāo)板，獲取目標(biāo)點(diǎn)附近點(diǎn)云，進(jìn)行平面擬合，獲取目標(biāo)板的法向量，即為靶標(biāo)盤的法向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：所述模板圖像和目標(biāo)圖像的輪廓分別記為T(m,n)和S(i,j)，所述卷積矩陣記為D(i+m,j+n)，計(jì)算公式為：

其中，函數(shù)f()采用方差公式或相關(guān)系數(shù)公式中的任一種；i表示目標(biāo)圖像第i行像素，j表示目標(biāo)圖像第j列像素，m表示模板圖像第m行像素，n表示模板圖像第n列像素，M表示模板圖像行數(shù)，N表示模板圖像列數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：判斷卷積矩陣中的最大值是否收斂：

如果收斂，則獲取最大值所在像素即為目標(biāo)圖像上的靶標(biāo)中心像素；

如果不收斂，則對(duì)模板圖像進(jìn)行縮放，獲得k個(gè)D(i+m,j+n)矩陣，選擇矩陣D_k(i+m,j+n)中最大的值，即為拍攝的目標(biāo)圖像上的靶標(biāo)中心像素。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：在目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的輪廓圖像中，行檢索灰度值大于100的列坐標(biāo)最小的像素，并通過點(diǎn)云找到對(duì)應(yīng)像素的三維坐標(biāo)，獲得三維坐標(biāo)集合pts；

使用RANSAC方法，擬合三維坐標(biāo)集合pts，排列成空間直線l_edg；

計(jì)算l_edg和y軸分別投影在靶標(biāo)平面上的兩條直線的夾角，即為靶標(biāo)繞靶標(biāo)法向量的旋轉(zhuǎn)角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空中線夾的機(jī)械臂定位拆卸方法，其特征在于：獲取了靶標(biāo)盤的坐標(biāo)和姿態(tài)，將其寫成4x4的目標(biāo)矩陣TargetMatrix_4x4，再基于線夾的固定結(jié)構(gòu)，將TargetMatrix進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平移，獲得線夾插口的坐標(biāo)和姿態(tài)的中間矩陣InterMatrix_4x4，再將中間矩陣從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系下，即左乘轉(zhuǎn)換矩陣CameraToArmMatrix_4x4，獲得機(jī)器人坐標(biāo)系下線夾插孔位置和姿態(tài)，引導(dǎo)機(jī)械臂操作工具插入線夾插孔。