[發明專利]一種基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統及其生成方法

在審

• 申請號: 202210408100.2
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114758012A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王景昱
• 申請（專利權）人: 蘇州星宇智能制造有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13;G06T7/12;G06T7/11
• 代理公司: 蘇州佳捷天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 32516
• 代理人: 鄂艷濤

1.一種基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統，包括工作臺(1)和設置在工作臺(1)上的六軸機械手(2)，其特征在于：所述六軸機械手(2)的輸出端固定有懸臂(5)，所述懸臂(5)上設置有2D彩色相機(3)、3D雙目立體相機(4)和針頭模塊(6)，還包括可通訊連接于六軸機械手(2)、2D彩色相機(3)和3D雙目立體相機(4)的計算機。

2.根據權利要求1所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統，其特征在于：所述彩色相機為紅綠藍(RGB)相機。

3.根據權利要求1所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統，其特征在于：所述針頭模塊(6)與懸臂(5)滑動連接，所述2D彩色相機(3)、3D雙目立體相機(4)分別通過可調角度結構(7)與懸臂(5)活動連接。

4.根據權利要求3所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統，其特征在于：所述可調角度結構(7)包括用于安裝2D彩色相機(3)或3D雙目立體相機(4)的相機支架，所述相機支架上一體設置有弧形滑塊，所述懸臂(5)上設置有與弧形滑塊適配的弧形滑槽，所述弧形滑塊可活動的配合在弧形滑槽內，所述懸臂(5)上還貫穿弧形滑槽設置有腰型槽，所述弧形滑塊上螺紋連接有螺栓，所述螺栓的端帽位于腰型槽的外側。

5.一種基于視覺重疊運算的動態路徑生成方法，其特征在于：使用權利要求1-4任意一項所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成系統，包括以下步驟：

A、手眼標定工作坐標：將產品置于工作臺(1)上，并使得產品在2D彩色相機(3)和3D雙目立體相機(4)的視覺范圍內，標定六軸機械手(2)的坐標系、2D彩色相機(3)的坐標系和3D雙目立體相機(4)的坐標系；

B、2D邊緣識別：2D彩色相機(3)拍照，2D邊緣識別算法工具將產品的輪廓特征圖片分區段，抓取定義特征點或邊特征線，并通過增益算法和平滑算法優化所抓取的邊特征線以創建完整的2D軌跡路徑，在此路徑上的每個點位(x,y)輸出為2D彩色相機(3)的像素值；

C、定義分段區2D邊緣像素長度確認和質量確認：將步驟B中抓取得到的特征邊線與標準值對比以進行第一次質檢，以確保抓取的特征邊線符合產品的工程規范需求；

D、創建點云：3D雙目立體相機(4)同時拍照生成3D圖，即點云圖，其中每一個點代表3D雙目立體相機(4)的坐標點(x,y,z)；

E、擬合圖像：將輸出的2D圖像與3D圖像重合，按1：1的比例重疊步驟B輸出的2D軌跡路徑至步驟D輸出的點云圖像中擬合擷取該3D軌跡點云坐標系(x,y,z),自此步驟形成最終的3D運動軌跡路徑，并將該運動軌跡輸出轉變為六軸機械手(2)的運動軌跡，其中該路徑上的點位輸出為3D軌跡點云坐標系(x,y,z)；

F、運動軌跡校準：在實現運動軌跡前，3D軌跡點云會與產品的標準CAD圖檔進行標準比較以進行第二次質檢判斷；

G、六軸機械手(2)運動路徑的生成：步驟F中擷取出的被允許的點云路徑通過空間維度轉換矩陣算法，由點云坐標轉換成六軸機械手(2)的運動坐標點，由此根據2D彩色相機(3)、3D雙目立體相機(4)取得的路徑，實現六軸機械手(2)路徑的動態引導。

6.根據權利要求5所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成方法，其特征在于：步驟B中所述的產品輪廓特征圖片可根據產品的曲面變化路徑分割成多個區段。

7.根據權利要求5所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成方法，其特征在于：由于步驟F中3D軌跡點云和CAD圖檔分別處于不同的空間坐標系中，因此需要通過臨近點標準算法將3D軌跡點云和CAD圖檔進行空間對齊，其具體采用點到面的方式進行對齊，其中的計算公式如下：

8.根據權利要求5所述的基于視覺重疊運算的動態路徑生成方法，其特征在于：步驟F中，在CAD圖檔的基礎上建立有公差范圍內的3D對比環，所述3D對比環用作允收或拒收的標準。