一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法，包括传送带、电脑显示屏、面阵CCD、LED光源、环形编码器、支撑架、机器人、机器人控制柜、摆放台和控制箱，所述控制箱内部有电脑主机、电源等。所述电脑主机将面阵CCD相机采集到的图像实时显示在电脑显示屏上，采集到的图像用C++编写好的算法程序进行相机标定、图像处理以及平面物体定位得到平面物体中心的空间坐标，同时读取环型编码器的值并发送给上位机进行处理。然后通过算法跟踪平面物体在传送带上的运动并计算平面物体中心点位置坐标反馈给机器人控制柜，随后引导机器人进行平面物体抓取。本发明专利技术设计合理，高效高精度，可实时对传送带上的平面物体进行抓取摆放。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法
本专利技术涉及机器视觉及机器人
，尤其涉及一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法及方法。
技术介绍
平面物体的流水线搬运是工业生产中重要的一环，在搬运过程中，需要对所搬运的物体进行整齐摆放。传统的整理方法为人工操作，随着制造业的繁荣，现代工厂的制造能力已经大大提升，人工整理已经远远不能满足自动化生产的需求，不仅如此，长期的工作会造成人眼疲劳，影响摆放的精度。随着机器视觉检测理论与算法不断成熟，高像素工业相机和镜头等硬件设施的不断完善，使得采用自动化的定位摆放代替传统的人工操作成为可能。同时利用机器视觉的空间感知能力和机器人空间搬运能力，能够实现平面物体的自动抓取摆放，在给作业工人去除包袱的同时提高了对平面物体摆放的准确率，并且可以很大程度的提高效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的是提供一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法，用来解决上述所列举的问题，本专利技术设计合理，功能齐全，使用方便可靠，高精度，高效率。一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，包括包括传送装置1、电脑显示屏2、面阵CCD3、LED条形光源4、环形编码器5、装置支撑架6、机器人7、机器人控制柜8、摆放台9、控制箱10以及底座11，所述装置支撑架6为长方体的框架构件，包括竖直设置的固定架，固定架的下端固定在底座11上，固定架的上端设置有第一横梁61、第二横梁62以及第三横梁63，方便安装其他组件，所述传送装置1安装在底座上，且一部分设于装置支撑架6中，另一部分位于装置支撑架6外，沿着长方体的下表面的长度方向进行设置；传送装置1具有传送带12，传送带12也沿着长方体的下表面的长度方向进行设置，第一横梁61位于所述长方体的上表面的靠近传送装置1的所述另一部分的宽上，第二横梁62位于所述长方体的上表面长边上，第三横梁63的两端分别固定于所述长方体的上表面的个两宽上，所述控制箱10内部包括电脑主机和电源；所述机器人7安装在传送带12的正上方，并且固定于装置支撑架6的第三横梁63上；所述电脑显示屏2固定在装置支撑架6的第二横梁62上；所述环型编码器5在传送带12的一个侧面，与所述第二横梁62在同一侧面，实时记录环形编码器5的值并反馈值给上位机处理，所述摆放台9在传送带12的另一个侧面。进一步地，所述面阵CCD3安装在传送带12的正上方，并且固定于装置支撑架6的第一横梁61上。进一步地，所述LED条形光源4在传送带12两侧对称分布，分别成45度角安装，条形光源的长度为所抓取平面物体长度的1.5～2倍，辅助面阵CCD3拍摄打光。进一步地，所述控制箱10在传送带12的下方，所述控制箱10内的电脑主机分别与面阵CCD3和机器人控制柜8相连接。进一步地，所述机器人控制柜8与控制箱10并排放置，与机器人7相连接。进一步地，所述机器人7用来接收上位机指令，进而对传送带12上的平面物体进行抓取。进一步地，所述控制箱10内的电脑主机与面阵CCD3的图像采集卡相连接，并实时通过上位机处理图像信息，发送指令至机器人控制柜8。一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放方法，包括以下步骤：S1：开启面阵CCD3、LED条形光源4、环型编码器5及机器人控制电源，面阵CCD3采集标定图像进行相机标定，得到标定矩阵M；S2：读取环型编码器5的值m1，开启传送带12移动距离D，读取此时环型编码器5的值m2，由(m2-m1)/D得出编码器系数S，传送带12的移动距离D为15厘米～20厘米；S3：开启传送带12，面阵CCD3实时采集图像，当平面物体在进入面阵CCD3识别区域，通过C++编写的算法进行平面物体定位，获取平面物体中心的像素坐标，通过标定矩阵M将像素坐标转换至世界坐标(x，y)；S4：实时读取环型编码器5的值m，由(m-m1)*S+x实时跟踪平面物体的运动并计算平面物体位置坐标，m1是步骤S2首次读取的环型编码器5的值；S5：将S4得出的平面物体位置坐标实时发送至机器人7，当平面物体进入机器人7抓取区域，机器人7根据坐标值对平面物体进行抓取摆放。进一步地，所述标定矩阵M如下：其中，u和v为标定点图像像素坐标，Xw，Yw，Zw为标定点世界坐标。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本专利技术提供了一种可对平面物体进行抓取摆放的装置，能以较快的响应速度和较高的摆放精度对传动带上的平面物体进行抓取摆放，可显著提升摆放效率，具有摆放速度快和摆放精度高等优点；(2)本专利技术所述的基于视觉定位的平面物体抓取摆放装置，还具有结构简单和操作简便等优点；(3)本专利技术所述的基于视觉定位的平面物体抓取摆放装置和方法，能够适应各种工作环境，在高温，阴暗等条件下依然稳定工作，并能保持较高的摆放精度。附图说明图1是本专利技术一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法的结构示意图；图2是本专利技术一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法的流程图；图3是本专利技术一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法的侧面视角结构示意图；图中：1-传送装置、2-电脑显示屏、3-面阵CCD、4-LED光源、5-环型编码器、6-装置支撑架、61-第一横梁、62-第二横梁、63-第三横梁、7-机器人、8-机器人控制柜、9-摆放台、10-控制箱、11-底座、12-传送带。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1和图3，本专利技术提供了一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置和方法，一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置包括一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，包括包括传送装置1、电脑显示屏2、面阵CCD3、LED条形光源4、环形编码器5、装置支撑架6、机器人7、机器人控制柜8、摆放台9、控制箱10以及底座11，所述装置支撑架6为长方体的框架构件，包括竖直设置的固定架，固定架的下端固定在底座11上，固定架的上端设置有第一横梁61、第二横梁62以及第三横梁63，方便安装其他组件，所述传送装置1安装在底座上，且一部分设于装置支撑架6中，另一部分位于装置支撑架6外，沿着长方体的下表面的长度方向进行设置；传送装置1具有传送带12，传送带12也沿着长方体的下表面的长度方向进行设置，第一横梁61位于所述长方体的上表面的靠近传送装置1的所述另一部分的宽上，第二横梁62位于所述长方体的上表面长边上，第三横梁63的两端分别固定于所述长方体的上表面的个两宽上。所述控制箱10内部包括电脑主机和电源；所述机器人7安装在传送带12的正上方，并且固定于装置支撑架6的第三横梁63上；所述电脑显示屏2固定在装置支撑架6的第二横梁62上；所述环型编码器5在传送带12的一个侧面，与所述第二横梁62在同一侧面，实时记录环形编码器5的值并反馈值给上位机处理，所述摆放台9在传送带12的另一个侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，其特征在于，包括传送装置(1)、电脑显示屏(2)、面阵CCD(3)、LED条形光源(4)、环形编码器(5)、装置支撑架(6)、机器人(7)、机器人控制柜(8)、摆放台(9)、控制箱(10)以及底座(11)，所述装置支撑架(6)为长方体的框架构件，包括竖直设置的固定架，固定架的下端固定在底座(11)上，固定架的上端设置有第一横梁(61)、第二横梁(62)以及第三横梁(63)，方便安装其他组件，所述传送装置(1)安装在底座上，且一部分设于装置支撑架(6)中，另一部分位于装置支撑架(6)外，沿着长方体的下表面的长度方向进行设置；传送装置(1)具有传送带(12)，传送带(12)也沿着长方体的下表面的长度方向进行设置，第一横梁(61)位于所述长方体的上表面的靠近传送装置(1)的所述另一部分的宽上，第二横梁(62)位于所述长方体的上表面长边上，第三横梁(63)的两端分别固定于所述长方体的上表面的个两宽上，所述控制箱(10)内部包括电脑主机和电源；所述机器人(7)安装在传送带(12)的正上方，并且固定于装置支撑架(6)的第三横梁(63)上；所述电脑显示屏(2)固定在装置支撑架(6)的第二横梁(62)上；所述环型编码器(5)在传送带(12)的一个侧面，与所述第二横梁(62)在同一侧面，实时记录环形编码器(5)的值并反馈值给上位机处理，所述摆放台(9)在传送带(12)的另一个侧面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，其特征在于，包括传送装置(1)、电脑显示屏(2)、面阵CCD(3)、LED条形光源(4)、环形编码器(5)、装置支撑架(6)、机器人(7)、机器人控制柜(8)、摆放台(9)、控制箱(10)以及底座(11)，所述装置支撑架(6)为长方体的框架构件，包括竖直设置的固定架，固定架的下端固定在底座(11)上，固定架的上端设置有第一横梁(61)、第二横梁(62)以及第三横梁(63)，方便安装其他组件，所述传送装置(1)安装在底座上，且一部分设于装置支撑架(6)中，另一部分位于装置支撑架(6)外，沿着长方体的下表面的长度方向进行设置；传送装置(1)具有传送带(12)，传送带(12)也沿着长方体的下表面的长度方向进行设置，第一横梁(61)位于所述长方体的上表面的靠近传送装置(1)的所述另一部分的宽上，第二横梁(62)位于所述长方体的上表面长边上，第三横梁(63)的两端分别固定于所述长方体的上表面的个两宽上，所述控制箱(10)内部包括电脑主机和电源；所述机器人(7)安装在传送带(12)的正上方，并且固定于装置支撑架(6)的第三横梁(63)上；所述电脑显示屏(2)固定在装置支撑架(6)的第二横梁(62)上；所述环型编码器(5)在传送带(12)的一个侧面，与所述第二横梁(62)在同一侧面，实时记录环形编码器(5)的值并反馈值给上位机处理，所述摆放台(9)在传送带(12)的另一个侧面。


2.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，其特征在于，所述面阵CCD(3)安装在传送带(12)的正上方，并且固定于装置支撑架(6)的第一横梁(61)上。


3.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，其特征在于，所述LED条形光源(4)在传送带(12)两侧对称分布，分别成45度角安装，条形光源的长度为所抓取平面物体长度的1.5～2倍，辅助面阵CCD(3)拍摄打光。


4.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的平面物体自动抓取摆放装置，其特征在于，所述控制箱(10)在传送带(12)的下方，所述控制箱(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：文国军，蔡旗，梅爽，高志军，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42