【技术实现步骤摘要】
一种基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法
本专利技术涉及视觉定位
，具体涉及一种基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法。
技术介绍
如今，机器人已被广泛应用于工业领域。机器人的引入不仅可以减少人工的工作量，还可以很大程度上提升工厂的自动化水平，降低成本。机器人其中一项关键应用即对物料进行定位抓取。常见的场景是基于示教和离线编程的方式，需要保证机器人和物料间的相对位置固定，在物料位置发生变化时就需要重新示教或编程，不够柔性，基于视觉技术可以改善这一现状。现有的物料定位抓取多为平面定位，要求相机成像平面与物料所在平面始终保持平行。同时无法在空间多个平面进行抓取，如相机与物料间的距离发生变化，物料倾斜时，系统的标定参数就会失效。基于模板匹配的机器人空间定位抓取，利用图像处理和透视投影变换的方法，解决了物料倾斜，旋转等空间不确定性。无需要求精确安装夹爪，只需一次标定一次示教即可确定抓取位姿，使得抓取更为灵活、柔性，具有很好的实际应用价值。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一...
【技术保护点】
1.一种基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)标定：采集多张标定板图像和对应的机器人末端位姿信息对视觉定位控制系统进行标定，得到相机内参和手眼关系矩阵
【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)标定：采集多张标定板图像和对应的机器人末端位姿信息对视觉定位控制系统进行标定，得到相机内参和手眼关系矩阵
2)创建模版：采集特制标识图像创建待匹配模板；
3)计算相对位姿：计算抓取位与特制标识间的相对位姿；
4)位姿测量：机器人视觉定位控制系统对物料图像进行处理，利用模板匹配获得特制标识在相机坐标系下的位姿矢量，通过坐标变换得到图案标记在机器人工具坐标系下的位姿矢量；
5)定位抓取：机器人根据特制标识在机器人坐标系下的位姿矢量和示教抓取时机器人末端位姿求出的相对位姿，实现对物料的空间定位抓取。
2.如权利要求1所述的基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法，其特征在于：所述步骤1)中包括以下步骤：
1-1)将单目CCD相机安装在机器人末端，保证能通过USB线将物料图像信息传入机器人视觉定位控制系统中；同时保证能通过以太网接口实时将机器人末端位姿信息传入控制系统；
1-2)选择十五个机器人路点使得相机能够采集到清晰的标定板图像；
1-3)机器人按顺序运动到预设路点，记录此时的机器人末端位姿矢量以及圆点标定板图像；
1-4)对视觉定位控制系统进行摄像机内参标定及手眼标定，得到相机内参和手眼关系矩阵
所述位姿矢量可以表示为(X,Y,Z,α,β,γ)，其中(X,Y,Z)表示位置信息，(α,β,γ)表示姿态信息，对应的位姿变换矩阵T：
其中，cα＝cosα，sα＝sinα，R3×3为姿态向量对应的方向余弦矩阵，T3×1为表示位置信息的平移向量。
3.如权利要求1所述的基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法，其特征在于：所述步骤2)中包括以下步骤：
2-1)将圆点标定板覆盖在特制标识的表面；
2-2)利用标定得到的相机内参和手眼关系矩阵得到当前特制标识在相机坐标系下的位姿矢量；
2-3)对含有特制标识的图像进行预处理；
2-4)手动框选特制标识的区域；
2-5)对选择的区域进行灰度开运算；
2-6)创建具有透视变换匹配特征的模板。
4.如权利要求3所述的基于模板匹配的机器人空间定位抓取控制方法，其特征在于：所述步骤2-5)中灰度开运算是对图像先做灰度图像腐蚀再做灰度图像膨胀的迭代运算，其公式为：
灰度图像腐蚀运算的公式为：
(fΘg)(x,y)＝min{f(x+i,y+j)-g(i,j)|(i,j)∈S}，
灰度图像膨胀运算的公式为：
其中，g(x,y)为结构元素，S为结构元素的定义域，f(x,y)为原始图像中像素点(x,y)处的像素值，(fΘg)(x,y)为灰度图像膨胀运算后的像素点(x,y)处的像素值。
5.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，赫海斌，董佳颖，陈双，叶欣，何守龙，
申请(专利权)人：杭州中为光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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