【技术实现步骤摘要】
一种基于几何基元的零件位姿获取方法
本专利技术涉及带有平面圆柱面等几何基元特征零件的位姿获取方法，属于视觉定位
，特别涉及一种基于几何基元的零件位姿获取方法。
技术介绍
在自动化装配过程中，机器人首先需要自主完成装配零件的抓取，零件的三维位姿信息是机器人完成抓取的必要条件。三维位姿即待抓取零件当前的位姿与模板位姿之间的关系。在采用三维扫描设备获取待抓取零件点云数据的基础上通过零件点云与模板点云配准获取两者之间的旋转、平移矩阵(R,T)，求得的RT即为零件的位姿。现有的点云配准方法可分为粗配准和精配准两个过程。粗配准方法包括：提取点云特征点、计算特征点的特征描述子、特征描述子匹配以及根据匹配的特征点对点云进行刚体变换。精配准一般使用ICP算法对初始配准结果进一步优化，从而得到最终的位姿。经典的特征描述子包括：FPFH，SHOT等局部特征描述子，以及VFH，CVFH等全局特征描述子，用这些描述子进行点云配准结果稳定，但计算过程复杂，效率较低。DirkBuchholz等人，提出了点对特征(PPF)，利用两点的距离及其法矢构造特征向量，该方法利用投票机制进行匹配，方...
【技术保护点】
1.一种基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，包括：通过三维点云扫描设备获取待抓取零件点云数据；使用RANSAC算法提取零件点云中的几何基元特征，并根据基元间的位置关系构建局部坐标系以及局部坐标特征；所述几何基元特征包括平面和圆柱面；通过局部坐标特征匹配计算零件点云与模板点云的局部坐标系转换关系以获取零件点云位姿。
【技术特征摘要】
1.一种基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，包括：通过三维点云扫描设备获取待抓取零件点云数据；使用RANSAC算法提取零件点云中的几何基元特征，并根据基元间的位置关系构建局部坐标系以及局部坐标特征；所述几何基元特征包括平面和圆柱面；通过局部坐标特征匹配计算零件点云与模板点云的局部坐标系转换关系以获取零件点云位姿。2.根据权利要求1所述的基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，所述通过三维点云扫描设备获取待抓取零件点云数据，具体包括：A1、读取通过三维扫描仪获取的零件点云，对点云预处理后，用PCA算法求点云法矢。3.根据权利要求1所述的基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，所述使用RANSAC算法提取零件点云中的几何基元特征，并根据基元间的位置关系构建局部坐标系以及局部坐标特征；所述几何基元特征包括平面和圆柱面，具体包括：A2、采用RANSAC算法拟合零件点云中的平面和圆柱面等几何基元，根据拟合结果中的基元参数，提取平面和三个圆柱面(轴线与平面的法矢平行)，并设为有效基元；A3、从基元提取结果中选择一组，根据基元参数计算平面与三个圆柱面轴线的交点，根据平面上的三点构成的三角形与平面法矢构建局部坐标系和局部坐标特征。4.根据权利要求3所述的基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，步骤A2中拟合几何基元提取有效基元的步骤，具体包括：A21、使用RANSAC算法拟合点云中的平面与圆柱面，基元拟合的结果表示为该基元的空间参数；其中平面的拟合结果有A、B、C和D四个参数，分别对应了平面参数方程的四个参数，即拟合的平面的参数方程为Ax+By+Cz+D＝0；圆柱面拟合的结果有a、b、c、x0、y0、z0和r七个参数，这七个参数是构成空间圆柱面的必要条件，其中前六个参数构成圆柱面的母线，其参数方程为圆柱面的半径为r；A22、基元提取的结果中存在一些无效基元，利用几何基元的位置关系的约束筛选以构建特征的基元；约束包括：约束1，平面法矢与圆柱面轴线平行；约束2，零件上有效的圆柱面的半径；约束3，圆柱与平面的交点与平面点云的重心之间的距离；具体通过以下三个式子表达：其中，θ为平面法矢与圆柱母线夹角的阈值；abs(r-r0)<rmin其中，r0是模型中有效圆柱的半径，rmin是圆柱拟合误差的阈值；dis(m,p)<rpart其中，m为平面点云的重心，p为圆柱母线与平面的交点，rpart为零件中圆形平面的半径。5.根据权利要求3所述的基于几何基元的零件位姿获取方法，其特征在于，步骤A3中建立局部坐标系和局部坐标特征的步骤，具体包括：A31、根据A2中拟合得到的平面与圆柱面的参数求解平面与圆柱面轴线的交点P1、P2和P3，然后计算三点之间的距离d12、d23和d13，当d12、d23和d13不全等时，假设d12>d23>d13，则以P2为原点，最长边为X轴，以平面的法矢nP为Z轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：林俊义，江开勇，童磊，黄常标，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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