发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法及检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法及检测系统，其中2D视觉检测方法如下步骤：100.通过拍摄确定缸体移动到图像采集视野范围内；200.采集机器人到缸体上若干检测点之间的距离；300.在若干检测点中，以缸体的四个缸孔的中心位置作为定位抓取点，获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的空间坐标值[X，Y，Z，α，β，γ]。本发明专利技术只需要使用一个所述图像采集设备和所述测距传感器就可以完成相关数据的采集，所述图像采集设备和所述测距传感器将采集到的数据传输给所述工控机，所述工控机将其处理成定位抓取点的空间坐标值，实现3D视觉定位效果，算法精简可靠，具有系统成本低、抓取方便、可靠性好和效率高等优点。

2D Visual Detection Method and Detection System for Location Calibration of Engine Cylinder Block

The present invention provides a 2D vision detection method and detection system for the position calibration of engine cylinder block, in which the 2D vision detection method is as follows: 100. The cylinder block is moved to the range of image acquisition field of vision by shooting; 200. The distance between the acquisition robot and several detection points on the cylinder block; 300. In several detection points, the central position of four cylinder holes of the cylinder block is used as the location grabbing point. The space coordinate values of the positioning grab point P1 of the cylinder block in the coordinate system of the machine tool [X, Y, Z, alpha, beta, gamma]. The present invention only needs one image acquisition device and the ranging sensor to complete the acquisition of relevant data. The image acquisition device and the ranging sensor will transmit the collected data to the industrial computer, which will process the data into the spatial coordinate value of the locating grabbing point to realize the 3D visual positioning effect. The algorithm is simple and reliable, and has the system cost. Low, easy to grasp, good reliability and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法及检测系统
本专利技术涉及机器人
，尤其是涉及一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法及检测系统。
技术介绍
随着工业自动化程度越来越高，机器人在工业上的应用越来越广泛，例如，利用机器人进行电弧焊、码垛、搬运、货物分拣等工作。在汽车行业，发动机是整车的核心部件之一，确保发动机稳定量产是关键。在发动机自动化生产线上，主要分为五大工序，分别是发动机缸体铸造、缸体去毛刺、消除热应力、精加工、装配。在缸体去毛刺工序上，由于缸体来源于上一步铸造工序，缸体外表面毛刺较多，影响后续工序的正常进行。因此，需要进行去毛刺过程，且此过程中，需要机械手臂从进料辊道上定点抓取发动机缸体，将其放入加工机床中，机床去毛刺完成后，再用机械手将其从加工机床中取出放置在出料辊道上，至此完成缸体去毛刺生产过程。由于铸造后的缸体毛刺较大，导致缸体无法完全水平的停留在辊道上，这给机械手进行定点抓取带来很大困难，常规企业一般采取3D双目视觉进行定点抓取，此种方法成本高，可靠性也无法得到很好的保障，后期维护起来较为困难。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法及检测系统，这种系统成本低、抓取方便和可靠性好。本专利技术的一种技术方案是：提供一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，包括如下步骤：100.通过拍摄确定缸体移动到图像采集视野范围内；200.采集机器人到缸体上若干检测点之间的距离；300.在若干检测点中，以缸体的四个缸孔的中心位置作为定位抓取点，获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的空间坐标值[X，Y，Z，α，β，γ]。1.根据权利要求1所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤100中，包括如下步骤：101.感测到缸体后，停止移动缸体；102.获取缸体的参考图像，获取参考图像中缸孔直径Dhole、缸体长Dlength和缸体宽Dwide；103.采集缸体的采样图像，获取采样图像中缸孔直径Dhole1、缸体长Dlength1和缸体宽Dwide1；104.当其中，T为误差阈值，则缸体在图像采集视野范围内；否则，缸体不在图像采集视野范围内；105.缸体不在图像采集视野范围内，移动图像采集设备预定距离，重复上述步骤103和104。作为对本专利技术的改进，在上述步骤200中，对缸体上若干检测点进行扫描式测距。作为对本专利技术的改进，在上述步骤300中，包括如下步骤：301.获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的α值。作为对本专利技术的改进，在上述步骤301中，包括如下步骤：3011.在缸体的采样图像中获取四个缸孔的四个圆心坐标，缸体的四个圆心坐标分别为：O1＝[OX1，OY1]，O2＝[OX2，OY2]，O3＝[OX3，OY3]，O4＝[OX4，OY4]；缸体的四个圆心坐标所在直线记为Lo，斜率为K；3012.在机器人工具坐标系中，定位抓取点P1与X轴的夹角为α＝arctan(k)，定位抓取点P1在XY坐标系中的位置为：作为对本专利技术的改进，在上述步骤300中，包括如下步骤：302.获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的X值和Y值。作为对本专利技术的改进，在上述步骤302中，包括如下步骤：3021.将xq，yq导入到公式中，其中w为物距，v为像距，u为目标尺寸，q为影像尺寸；得到作为对本专利技术的改进，在上述步骤300中，包括如下步骤：303.获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的Z值、β值和γ值。作为对本专利技术的改进，在上述步骤303中，包括如下步骤：3031.获取若干检测点集合G0＝{h1，h2，…hw}；3032.剔除非缸体上表面的距离值大于H的无用点，从左到右由小到大的顺序进行排序，得到新的距离点集合G′0＝{h1，h2，…hj}，根据扫描次序以矩阵形式记录其中，G′0与D中相应位置的值形成一一映射，H为预设数值，i和j为大于等于2的整数；3033.对于矩阵D中任意一点hlm,与所相邻的8个点组成九宫格，其中l和m为大于等于2的整数；3034.根据梯度算法，任意一点的hlm与相邻8点进行梯度计算，梯度k大于阈值Th,则hlm为边缘点，反之则hlm不为边缘点，计算得到边缘点集合为G″0，G″0与D相应位置的值形成一一映射；3035.假定根据G″0中元素映射到矩阵D中所在位置为(x,y),则以同一条边上的相邻元素点映射到矩阵D中所在位置行号与列号差值为1的条件，得到各边集合；3036.比较各边集合的元素点总量大小，得到缸体长边1的距离点集合为G1＝{h11，h22，…h2c}，缸体长边2的距离点集合为G2＝{h11，h22，…h2d}，缸体短边1的距离点集合为G3＝{h11，h22，…h2e}，缸体短边2的距离点集合为G4＝{h11，h22，…h2f}；Z＝median(G′0)。本专利技术的另一种技术方案是：提供一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测系统，包括：一图像采集设备，通过所述图像采集设备拍摄确定缸体移动到图像采集视野范围内；一测距传感器，所述测距传感器采集机器人到缸体上若干检测点之间的距离；一工控机，所述工控机存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行完成以下步骤：在若干检测点中，以缸体的四个缸孔的中心位置作为定位抓取点，获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的空间坐标值[X，Y，Z，α，β，γ]。本专利技术由于采用了一个图像采集设备、测距传感器和工控机，只需要使用一个图像采集设备和测距传感器就可以完成相关数据的采集，不需要采集缸体的3D数据，也不需要使用3D双目采集，图像采集设备和测距传感器将采集到的数据传输给工控机，工控机将其处理成定位抓取点的空间坐标值，实现3D视觉定位效果，算法精简可靠，具有系统成本低、抓取方便、可靠性好和效率高等优点。附图说明图1是本专利技术中发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法的原理流程方框示意图。图2是本专利技术中测距传感器的扫描路线图。图3是本专利技术中发动机缸体位置标定的2D视觉检测系统应用时的原理方框示意图。其中：1、测距传感器；2、工控机；3、图像采集设备；5、PLC控制器；、4、触摸显示屏；6、机器人；7、缸体。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。请参见图1和图2，图1所揭示的是一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法的流程图，图2所揭示的是测距传感器的扫描路线图。2D视觉检测方法包括如下步骤：100.通过拍摄确定缸体7移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，包括如下步骤：100.通过拍摄确定缸体移动到图像采集视野范围内；200.采集机器人到缸体上若干检测点之间的距离；300.在若干检测点中，以缸体的四个缸孔的中心位置作为定位抓取点，获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的空间坐标值[X，Y，Z，α，β，γ]。

【技术特征摘要】
1.一种发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，包括如下步骤：100.通过拍摄确定缸体移动到图像采集视野范围内；200.采集机器人到缸体上若干检测点之间的距离；300.在若干检测点中，以缸体的四个缸孔的中心位置作为定位抓取点，获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的空间坐标值[X，Y，Z，α，β，γ]。2.根据权利要求1所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤100中，包括如下步骤：101.感测到缸体后，停止移动缸体；102.获取缸体的参考图像，获取参考图像中缸孔直径Dhole、缸体长Dlength和缸体宽Dwide；103.采集缸体的采样图像，获取采样图像中缸孔直径Dhole1、缸体长Dlength1和缸体宽Dwide1；104.当其中，T为误差阈值，则缸体在图像采集视野范围内；否则，缸体不在图像采集视野范围内；105.缸体不在图像采集视野范围内，移动图像采集设备预定距离，重复上述步骤103和104。3.根据权利要求1或2所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤200中，对缸体上若干检测点进行扫描式测距。4.根据权利要求1或2所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤300中，包括如下步骤：301.获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的α值。5.根据权利要求4所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤301中，包括如下步骤：3011.在缸体的采样图像中获取四个缸孔的四个圆心坐标，缸体的四个圆心坐标分别为：O1＝[OX1，OY1]，O2＝[OX2，OY2]，O3＝[OX3，OY3]，O4＝[OX4，OY4]；缸体的四个圆心坐标所在直线记为L0，斜率为K；3012.在机器人工具坐标系中，定位抓取点P1与X轴的夹角为α＝arctan(k)，定位抓取点P1在XY坐标系中的位置为：6.根据权利要求5所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤300中，包括如下步骤：302.获取缸体的定位抓取点P1在机器人工具坐标系中的X值和Y值。7.根据权利要求6所述的发动机缸体位置标定的2D视觉检测方法，其特征在于，在上述步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘碧云，王能，许孔联，黎镇源，唐华军，刘超，曾超峰，刘志峰，
申请(专利权)人：广东原点智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44