基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统及纠偏方法技术方案

本发明专利技术公开了基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，包括：砌砖机器人，深度摄像头，包括同侧端竖直斜向安装的第一深度摄像头，以及水平方向安装的第二深度摄像头；识别标签，其设置于砌砖机器人的旋转移动底盘上，供深度摄像头校准深度摄像头与夹具的相对位置关系；编程控制系统，其用于控制砌砖机器人的夹具夹取墙砖并放置于初始位置，接收深度摄像头采集的点云并进行识别计算得出墙砖初始位置与标准位置的差异，并产生控制位置信息，控制砌砖机器人的夹具旋转和移动实现自动纠偏。本发明专利技术还公开了采用上述系统进行墙砖平面自动纠偏方法，本发明专利技术通过深度摄像头即可实现纠偏，纠偏简单，精确度高。

【技术实现步骤摘要】
基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统及纠偏方法
本专利技术涉及建筑自动砌墙
，尤其是一种基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统和墙砖平面自动纠编方法。
技术介绍
砌砖机器人在自动砌墙的过程中，由于墙砖规格误差和夹砖受力不均的影响，墙砖在砌筑过程中，难免出现表面不平整，两砖之间间隙不一致，影响到砌筑后的墙体质量。因此墙砖砌筑后一般要进行墙砖平面的纠偏，以确保墙体的整体平整。文献号为：DE4417928A1的专利公开了一种砌砖机器人，在机器人的夹具上设置定位坐标，通过在夹具上设置倾斜测试仪、限位开关、微调装置等来判定墙砖的倾斜状态，进而进行纠偏调整，结构较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统及纠偏方法，以实现墙砖之间的纠偏，确保砌筑墙体的质量。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术公开了一种基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，包括：砌砖机器人，包括旋转移动底盘、及设置于旋转移动底盘上的机身主体，所述的机身主体上设置有可活动的机械臂，机械臂上设置有用于夹持墙砖的夹具。深度摄像头，包括同侧端竖直斜向安装的第一深度摄像头，以及水平方向安装的第二深度摄像头；所述的第一深度摄像头及第二深度摄像头固定于夹具侧端。识别标签，其设置于砌砖机器人的旋转移动底盘上，供深度摄像头校准深度摄像头与夹具的相对位置关系。编程控制系统，其用于控制砌砖机器人的夹具夹取墙砖并放置于初始位置，接收深度摄像头采集的点云并进行识别计算得出墙砖初始位置与标准位置的差异，并产生控制位置信息，控制砌砖机器人的夹具旋转和移动实现自动纠偏。进一步地，还包括固定在夹具侧端的连接支架，所述的深度摄像头安装在连接支架上。进一步地，还包括设置于地面上用于放置待砌墙砖的取砖位。其中，所述的第一深度摄像头中轴线与水平面的夹角β为45°～75°，所述的第二深度摄像头设置两组，两组摄像头拍摄的方向相反。本专利技术还公开了基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏方法，采用上述系统，按以下步骤进行纠编：a.建立世界坐标系：在初始的砌砖机器人旋转移动底盘的位置上设置一个旋转中心为圆点，水平面平行于待砌墙体的墙面为X轴，水平面垂直于待砌墙体的墙面为Y轴，竖直方向为Z轴的世界坐标系。b.手眼标定：进行深度摄像头的内参和外参标定，计算获得深度摄像头相对于识别标签的世界坐标位置，从而转换出深度摄像头与夹具的相对位置关系。c.坐标计算：编程控制系统根据世界坐标系计算待砌墙体的各个墙砖的标准坐标(xn，yn，zn)，并计算将各个墙砖放置的初始坐标(xn，D，zn)，|D-yn|≥20mm。d.自动纠编：砌砖机器人的夹具夹取待砌墙砖，并将待砌墙砖按照初始坐标放置于初始位置，第一深度摄像头照射下层墙砖，过滤找到下层墙砖侧面的点云，进而得到下层墙砖侧面的位置信息；第二深度摄像头照射相邻墙砖侧面的点云，进而得到相邻墙砖侧面的位置信息；编程控制系统将待砌墙砖的点映射到下层墙砖侧面及相邻墙砖侧面，求出这些点的特征值以及特征向量进而求取旋转矩阵，根据旋转矩阵确定夹具需要移动的距离及旋转角度。进一步地，步骤d自动纠编前还包括：取砖，深度摄像头获取取砖位上待砌砖面的点云，编程控制系统计算待砌墙砖的长、宽、高尺寸以及中心点位置，编程控制系统控制夹具夹取待砌墙砖的中心位置。优选地，步骤b中手眼标定的过程为：(1)通过棋盘格法计算深度摄像头的内参矩阵和外参矩阵；(2)将夹具回归至砌砖机器人的原点标定位置，通过测量得出夹具相对于世界坐标系的位置信息；(3)在深度摄像头照射范围内放置识别标签，通过测量得出识别标签相对于世界坐标系的位置信息；(4)通过深度摄像头照射识别标签，计算出深度摄像头相对于识别标签的位置信息，转换出识别标签相对夹具的坐标，进而转换得到深度摄像头与夹具的相对位置的变换矩阵，完成手眼标定过程。优选地，步骤d中自动纠编的过程为：(1)第一深度摄像头照射下层墙砖侧面采集点云，第二深度摄像头照射相邻墙砖侧面采集点云，编程控制系统分别根据深度摄像头采集的点云，采用降采样率，去噪点和三维空间剔除超出范围的点云等方法过滤不必要点云信息；(2)通过算法找到下层墙砖侧面的最佳匹配平面并且计算出下层墙砖侧面的平面公式的常数值；通过算法找到相邻墙砖侧面的最佳匹配平面并且计算出侧面的平面公式的常数值；(3)将过程(1)得到点云和过程(2)得到平面公式通过平面映射方法将待砌墙砖的点通过平面映射方法映射到得到的下层墙砖侧面及相邻墙砖侧面上的点云，找到点云中最大及最小点，并且找到中心点；(4)计算出特征值和特征向量，进而得到变换矩阵；(5)模拟出一个最终位置的虚拟体，求出虚拟体与夹具的变换矩阵，编程控制系统发出指令控制夹具夹取待砌墙砖按变换矩阵旋转。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过第一深度摄像头及第二深度摄像头照射的点云进行处理得到下层墙砖的侧面和邻边墙砖的侧面，编程控制系统即可进行自动纠偏，夹具将墙砖移送到位。整个系统只需要增加深度摄像头即可实现纠偏，纠偏简单，精确度高。2、通过设置取砖位，第一深度摄像头拍摄识别取砖位的位置，从而实现自动取砖，智能化程度高。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图。图2是图1中A处的放大示意图。图3是本专利技术夹具夹取取砖位的墙砖时获取点云的示意图。图4是本专利技术夹具将墙砖放置于初始坐标位置的示意图。图5是墙砖自动纠偏步骤时深度摄像头获取点云的示意图。图6是本专利技术模拟出一个最终位置的虚拟体的状态示意图。主要组件符号说明：1：砌砖机器人，2：第一深度摄像头，3：第二深度摄像头，4：旋转移动底盘，5：机身主体，6：竖移模组，7：机械臂，8：夹具，9：活动夹板，10：识别标签，11：连接支架，12：墙砖，13：取砖位。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述。如图1所示，本专利技术公开了墙砖平面自动纠偏系统，包括：砌砖机器人1，深度摄像头，识别标签10及编程控制系统(图中未示出)。砌砖机器人1，包括旋转移动底盘4、及设置于旋转移动底盘4上的机身主体5，机身主体5安装有竖移模组6，机械臂7设于竖移模组6上可沿竖移模组6上下移动，机械臂7上设置有夹具8，夹具8上设有用于夹持墙砖的两块活动夹板9。砌砖机器人1可以采用公开号为：CN106592991B，CN107246155B，CN208668989U，CN209324008U等公开的结构。夹具8可以采用公开号为：CN209620639U、CN208545981U、N208594758U、CN206693650U、CN206690127U等公开的夹具结构。结合图2所示，深度摄像头，其固定于夹具8侧端，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，其特征在于：包括：/n砌砖机器人，包括旋转移动底盘、及设置于旋转移动底盘上的机身主体，所述的机身主体上设置有可活动的机械臂，机械臂上设置有用于夹持墙砖的夹具；/n深度摄像头，包括同侧端竖直斜向安装的第一深度摄像头，以及水平方向安装的第二深度摄像头；所述的第一深度摄像头及第二深度摄像头固定于夹具侧端；/n识别标签，其设置于砌砖机器人的旋转移动底盘上，供深度摄像头校准深度摄像头与夹具的相对位置关系；/n编程控制系统，其用于控制砌砖机器人的夹具夹取墙砖并放置于初始位置，接收深度摄像头采集的点云并进行识别计算得出墙砖初始位置与标准位置的差异，并产生控制位置信息，控制砌砖机器人的夹具旋转和移动实现自动纠偏。/n

【技术特征摘要】
1.基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，其特征在于：包括：
砌砖机器人，包括旋转移动底盘、及设置于旋转移动底盘上的机身主体，所述的机身主体上设置有可活动的机械臂，机械臂上设置有用于夹持墙砖的夹具；
深度摄像头，包括同侧端竖直斜向安装的第一深度摄像头，以及水平方向安装的第二深度摄像头；所述的第一深度摄像头及第二深度摄像头固定于夹具侧端；
识别标签，其设置于砌砖机器人的旋转移动底盘上，供深度摄像头校准深度摄像头与夹具的相对位置关系；
编程控制系统，其用于控制砌砖机器人的夹具夹取墙砖并放置于初始位置，接收深度摄像头采集的点云并进行识别计算得出墙砖初始位置与标准位置的差异，并产生控制位置信息，控制砌砖机器人的夹具旋转和移动实现自动纠偏。


2.如权利要求1所述的基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，其特征在于：还包括固定在夹具侧端的连接支架，所述的深度摄像头安装在连接支架上。


3.如权利要求1所述的基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，其特征在于：还包括设置于地面上用于放置待砌墙砖的取砖位。


4.如权利要求1所述的基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏系统，其特征在于：所述的第一深度摄像头中轴线与水平面的夹角β为45°～75°，所述的第二深度摄像头设置两组，两组摄像头拍摄的方向相反。


5.基于深度摄像头的墙砖平面自动纠偏方法，其特征在于：采用权利要求1～4任一项所述的系统，按以下步骤进行纠编：
a.建立世界坐标系：在初始的砌砖机器人旋转移动底盘的位置上设置一个旋转中心为圆点，水平面平行于待砌墙体的墙面为X轴，水平面垂直于待砌墙体的墙面为Y轴，竖直方向为Z轴的世界坐标系；
b.手眼标定：进行深度摄像头的内参和外参标定，计算获得深度摄像头相对于识别标签的世界坐标位置，从而转换出深度摄像头与夹具的相对位置关系；
c.坐标计算：编程控制系统根据世界坐标系计算待砌墙体的各个墙砖的标准坐标（xn，yn，zn)，并计算将各个墙砖放置的初始坐标（xn，D，zn)，；
d.自动纠编：砌砖机器人的夹具夹取待砌墙砖，并将待砌墙砖按照初始坐标放置于初始位置，第一深度摄像头照射下层墙砖，过滤找到下层墙砖侧面的点云，进而...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌臻，陈思鑫，
申请(专利权)人：厦门华蔚物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35