一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法技术方案

一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法，包括以下步骤：标定相机参数，然后通过示教机械手，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换；线激光做弧面扫描云运动，同时相机采集图像；对相机拍摄的图像分别提取激光线；利用亚像素算法精确定位激光线的位置；对图片中提取到的激光线进行同名点匹配；通过三角测量原理计算激光线上每个点的三维空间坐标，完成对场景内工件的扫描，获得相机视野内的点云数据；建立工件点云模板，选取机械手抓取点位，将获得的点云数据与工件点云模板匹配，并计算出两者间的转换关系；将点云模板中机械手抓取点位置换算成当前坐标，并将其转换为机械手坐标系下的坐标，然后传递给机械手，机械手执行动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械手抓取控制领域，具体涉及一种能实时获取料箱内工件的3D点云数据，并通过模板匹配，引导机械手抓取和摆放工件的基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法。
技术介绍
目前，工业自动化装配受到越来越多的关注，由视觉引导机械手进行工业装配是实现工业自动化的重要途径。在机械手执行任务的过程中，控制机械手定位到目标位置是一个非常关键的问题。CN103963058A基于多方位视觉定位的机械手臂抓取控制方法及方法、CN104331894A一种基于双目立体视觉的机器人拆垛方法以及CN104677330A一种小型双目立体视觉测距系统都公开了一种视觉引导机械手抓取方法。但这些方法都存在对不同型号产品识别率差、定位精度难以满足抓取摆放要求的缺陷。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法，由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标，然后根据此三维坐标去控制机械手自动运动到目标位置，实现料箱内任意摆放工件的抓取，进而实现工件的摆放或装配，解决工业装配或上下料的自动化问题，从而降低人力成本，提高生产效率，消除人力操作潜在的安全隐患。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法，包括以下步骤：1)标定相机的内参数和外参数，然后通过示教机械手，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换；2)线激光做弧面扫描运动，同时位于线激光两侧的相机分别从左右两个视角拍摄图像；3)对双相机拍摄的两幅图像分别提取激光线；4)利用亚像素算法精确定位激光线的位置；5)对两相机图片中提取到的激光线进行同名点匹配；6)通过三角测量原理计算激光线上每个点的三维空间坐标，完成对场景内工件的扫描，获得相机视野内的点云数据；7)建立工件点云模板，选取机械手抓取点位，然后将获得的点云数据与工件点云模板匹配，从而找到目标工件并计算出两者间的转换关系；8)将点云模板中设置的机械手抓取点位置通过步骤(7)计算出的转换关系换算成当前坐标，并将该坐标转换到机械手坐标系下的坐标，将坐标传递给机械手，若坐标值在机械手的运动范围之内，则机械手执行抓取工件和摆放工件的动作，然后相机开始拍摄图像，进入先一个拍摄抓取循环。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤1中，通过编码后的圆形标志点标定相机，示教机械手时通过示教编码后的圆形标志点的位置完成对机械手的示教，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换。前述的控制方法，其中所述的步骤3中，提取激光线条时，采用激光线条光照无关提取方法，即结合灰度阈值和图片每行像素最值的方法实现激光线条光照无关的初步提取。前述的控制方法，其中所述的步骤3中，在激光线条提取过程中，采用激光线条列像素偏差限制的方法剔除因工件表面反射光线引起的激光线散乱。前述的控制方法，其中所述的步骤4中，采用灰度重心的方法精确的定位激光线的线条中心，从而实现激光线条的亚像素的定位。前述的控制方法，其中所述的步骤6中，通过三角测量原理计算激光线上点的三维空间坐标,具体计算过程为：相机拍摄图像后，相机上的一个像点与相机镜头中心确定一条直线，像点与镜头中心这两点的坐标都在相机坐标系下，这两点组成的空间直线方程为： x = f * a 1 ( X - X s ) + b 1 ( Y - Y s ) + c 1 ( Z - Z s ) a 3 ( X - X s ) + b 3 ( Y - Y s ) + c 3 ( Z - Z s ) ]]> y = f * a 2 ( X - X s ) + b 2 ( Y - Y s ) + c 2 ( Z - Z s ) a 3 ( X - X s ) + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)标定相机的内参数和外参数，然后通过示教机械手，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换；2)线激光做弧面扫描运动，同时位于线激光两侧的相机分别从左右两个视角拍摄图像；3)对双相机拍摄的两幅图像分别提取激光线；4)利用亚像素算法精确定位激光线的位置；5)对两相机图片中提取到的激光线进行同名点匹配；6)通过三角测量原理计算激光线上每个点的三维空间坐标，完成对场景内工件的扫描，获得相机视野内的点云数据；7)建立工件点云模板，选取机械手抓取点位，然后将获得的点云数据与工件点云模板匹配，从而找到目标工件并计算出两者间的转换关系；8)将点云模板中设置的机械手抓取点位置通过步骤(7)计算出的转换关系换算成当前坐标，并将该坐标转换到机械手坐标系下的坐标，将坐标传递给机械手，若坐标值在机械手的运动范围之内，则机械手执行抓取工件和摆放工件的动作，然后相机开始拍摄图像，进入下一个拍摄抓取循环。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目立体视觉的机械手抓取控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)标定相机的内参数和外参数，然后通过示教机械手，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换；2)线激光做弧面扫描运动，同时位于线激光两侧的相机分别从左右两个视角拍摄图像；3)对双相机拍摄的两幅图像分别提取激光线；4)利用亚像素算法精确定位激光线的位置；5)对两相机图片中提取到的激光线进行同名点匹配；6)通过三角测量原理计算激光线上每个点的三维空间坐标，完成对场景内工件的扫描，获得相机视野内的点云数据；7)建立工件点云模板，选取机械手抓取点位，然后将获得的点云数据与工件点云模板匹配，从而找到目标工件并计算出两者间的转换关系；8)将点云模板中设置的机械手抓取点位置通过步骤(7)计算出的转换关系换算成当前坐标，并将该坐标转换到机械手坐标系下的坐标，将坐标传递给机械手，若坐标值在机械手的运动范围之内，则机械手执行抓取工件和摆放工件的动作，然后相机开始拍摄图像，进入下一个拍摄抓取循环。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤1中，通过编码后的圆形标志点标定相机，示教机械手时通过示教该编码后圆形标志点位置完成对机械手的示教，实现相机坐标系和机械手坐标系的转换。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤3中，提取激光线条时，采用激光线条光照无关提取方法，即结合灰度阈值和图片每行像素最值的方法实现激光线条光照无关的初步提取。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤3中，在激光线条提取过程中，采用激光线条列像素偏差限制的方法剔除因工件表面反射光线引起的激光线散乱。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤4中，采用灰度重心的方法精确的定位激光线的线条中心，从而实现激光线条的亚像素的定位。6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中所述的步骤6中，通过三角测量原理计算激光线上点的三维空间坐标,具体计算过程为：相机拍摄图像后，相机上的一个像点与相机镜头中心确定一条直线，像点与镜头中心这两点的坐标都在相机坐标系下，这两点组成的空间直线方程为： X = f * a 1 ( X - X s ) + b 1 ( Y - Y s ) + c 1 ( Z - Z s ) a 3 ( X - X s ) + ...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔庆，王志飞，张卓辉，向宇，李晓亮，夏璐璐，高梓翔，
申请(专利权)人：河南埃尔森智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41