一种基于机器视觉配合机械手定位引导和标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉配合机械手定位引导方法和标定方法，该标定方法包括：利用机械手抓取产品，使产品某一特征点位于相机视野内，并且让机械手带动产品以九宫格的方式移动九次，移动间距为

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉配合机械手定位引导和标定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于机器视觉配合机械手定位引导和标定方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，市场用户对产品的精密程度和质量的要求越来越高，传统的定位方法已经不能满足用户的需求，因此便相继引用了机器视觉定位技术。
[0003]为了统一视觉坐标系和机械手坐标系的关系通常称为标定。传统相机的标定方法是利用景物的结构信息，通常是一个结构一致、加工精度很高的标定块作为定向参考物，通过空间点和摄像点之间的对应关系来建立摄像机模型参数关系，然后通过优化算法提取参数。
[0004]现有技术中，标定过程复杂，对标定块的精度要求较高，在实际应用的许多情况中无法使用标定块而难以完成标定。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法，其不需要标定块，仅通过图像点之间的对应关系进行标定。
[0006]本专利技术的目的还在于提供一种基于机器视觉配合机械手定位引导方法，其可根据虚拟坐标系中计算的旋转中心点求出定位点的偏移量，进而能够引导机械手对产品的抓取位调整。
[0007]为此，本专利技术提供了一种基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法，包括：利用机械手抓取产品，使产品某一特征点位于相机视野内，并且让机械手带动产品以九宫格的方式移动九次，移动间距为
△
d，以九点任意一点为中心原点，计算出其他八个点的实际坐标；相机在机械手每移动一次时拍摄一次，抓取产品特征点并计算其像素坐标，最终可形成九个点的像素坐标；利用视觉九点标定算法计算得到像素坐标和实际坐标的坐标转换关系，并将所述坐标转换关系进行输出。
[0008]本专利技术还提供了一种基于机器视觉配合机械手定位引导方法，包括：S21、建立视觉系统，所述视觉系统包括带镜头的相机、控制器、光源，以使相机视野能够拍摄覆盖整个产品；S22、利用机械手抓取位于基准位置的产品，并且使机械手带动产品在产品置放平面内以固定角度旋转多次，相机在机械手每旋转一次时拍摄一次，抓取产品特征点并计算像素坐标；S23、将所有旋转图像中的产品特征点拟合成一个圆，计算圆心的像素坐标；利用根据权利要求1所述的基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法得到像素坐标和实际坐标的坐标转换关系，计算圆心的像素坐标在虚拟坐标系中对应的坐标(Xc，Yc)；S24、对实际位置的产品进行拍照，然后抓取多个产品特征点并计算像素坐标，然后根据所述坐标转换关系计算在虚拟坐标系中对应的坐标(Xa，Ya)；以及S25、根据产品的圆心坐标点(Xc，Yc)计算实际位置产品相对于基准位置产品的偏移量
△
X、
△
Y，产品偏移角度
△
Angel，并提供给机械手控制系统，以调整机械手的抓取位。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0010](1)标定过程简单，不需要标定块，仅通过图像点之间的对应关系进行标定。
[0011](2)无需已知机械手旋转中心点坐标，可根据虚拟坐标系中计算的旋转中心点求出定位点的偏移量。
[0012]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0013]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0014]图1是根据本专利技术第一实施例的基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法的流程图；
[0015]图2是图1所示标定方法的视觉系统的示意图；
[0016]图3是图1所示标定方法的九个点实际坐标的示意图；
[0017]图4是根据本专利技术第二实施例的基于机器视觉配合机械手定位引导方法的流程图；以及
[0018]图5是图4所示标定方法中所有旋转后的特征点拟合成的一个圆；以及
[0019]图6示出了根据本专利技术的定位引导方法中实际位置产品和基准位置产品之间的几何位置关系。
具体实施方式
[0020]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]本专利技术涉及视觉系统定位引导标定方法，所使用的视觉系统包括控制器、带镜头的相机、光源。
[0022]结合参照图1，本专利技术的基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法包括以下步骤：
[0023]S11、利用机械手抓取产品，使产品某一特征点位于相机视野内，并且让机械手带动产品以九宫格的方式移动九次，移动间距为
△
d，以九点任意一点为中心原点，计算出其他八个点的实际坐标；
[0024]S12、相机在机械手每移动一次时拍摄一次，抓取产品特征点并计算其像素坐标，最终可形成九个点的像素坐标；
[0025]S13、利用视觉九点标定算法计算得到像素坐标和实际坐标的坐标转换关系，并将所述坐标转换关系进行输出。
[0026]下面对本标定方法进行详细说明。
[0027]相机固定安装，方向由下而上或由上而下。
[0028]如图2所示，机械手1抓取产品2，使产品某一特征点在相机3视野内，机械手带动产品以九宫格的方式移动九次，间距
△
d，以任意一点为中心原点(0，0)，从而可推算出其余八个点的坐标。
[0029]机械手每移动一次相机拍摄一次，并抓取产品特征点计算像素坐标，最终可形成
九个点的像素坐标(Xp0，Yp0)、(Xp1，Yp1)
……
(Xp9，Yp9)。
[0030]九个点的实际坐标(实际坐标系为虚拟坐标系)(Xr0，Yr0)、(Xr1，Yr1)
……
(Xr9，Yr9)如图3所示，分别为(0,0)、(
△
d,0)
……
(2
△
d,2
△
d)。
[0031]利用视觉九点标定算法可得到像素坐标和实际坐标的标定关系(即坐标转换关系，通常以标定矩阵的形式体现)，可将像素坐标转换为虚拟坐标系中的坐标点。
[0032]根据本专利技术的上述标定方法，其标定过程简单，不需要标定块，仅通过图像点之间的对应关系进行标定。
[0033]结合参照图4，本专利技术的基于机器视觉配合机械手定位引导方法包括以下步骤：
[0034]S21、建立视觉系统，所述视觉系统包括带镜头的相机、控制器、光源，以使相机视野能够拍摄覆盖整个产品；
[0035]S22、利用机械手抓取位于基准位置的产品，并且使机械手带动产品在产品置放平面内以固定角度旋转多次，相机在机械手每旋转一次时拍摄一次，抓取产品特征点并计算像素坐标；
[0036]S23、将所有旋转图像中的产品特征点拟合成一个圆，计算圆心的像素坐标；利用根据权利要求1所述的基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法得到像素坐标和实际坐标的坐标转换关系，计算圆心的像素坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉配合机械手定位引导的标定方法，其特征在于，包括：S11、利用机械手抓取产品，使产品某一特征点位于相机视野内，并且让机械手带动产品以九宫格的方式移动九次，移动间距为
△
d，以九点任意一点为中心原点，计算出其他八个点的实际坐标；S12、相机在机械手每移动一次时拍摄一次，抓取产品特征点并计算其像素坐标，最终可形成九个点的像素坐标；S13、利用视觉九点标定算法计算得到像素坐标和实际坐标的坐标转换关系，并将所述坐标转换关系进行输出。2.一种基于机器视觉配合机械手定位引导方法，其特征在于，包括：S21、建立视觉系统，所述视觉系统包括带镜头的相机、控制器、光源，以使相机视野能够拍摄覆盖整个产品；S22、利用机械手抓取位于基准位置的产品，并且使机械手带动产品在产品置放平面内以固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蕾，汪波，周闯，任永强，王光磊，屠庆松，
申请(专利权)人：安徽巨一科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：