基于双相机的装配方法及系统技术方案

本说明书实施例提供一种基于双相机的装配方法及系统，应用于自动化技术领域，其中基于双相机的装配方案包括：第一相机固定位于工作区域上方，对装配工作区域实时监测，并负责机械臂的运动路径规划；第二相机位于机械臂上，在装配中进行小范围内的精准定位测量，机械臂对待装配物体进行装配。通过第一相机、机械臂和第二相机的协作工作，可对高精度仪器进行自动化精密装配，可提高高精度仪器的装配精确性和装配效率。确性和装配效率。确性和装配效率。

【技术实现步骤摘要】
基于双相机的装配方法及系统


[0001]本专利技术涉及自动化控制
，具体涉及一种基于双相机的装配方法及系统。

技术介绍

[0002]近几年随着经济与科技的发展，对于高精度仪器的生产和装配效率的要求也越来越高，高质量、高可靠、高柔性、高智能化的高精度仪器批量装配系统的建设已成必然趋势。
[0003]但是，现有高精度仪器的主要装配方式仍是依赖人工操作，并辅以吊具、支架车等简单工艺装备进行定位和支撑，因而存在着部件位姿调整不可量化、定位精度低、装配质量严重依赖作业人员的个人技能与经验等问题，而且新一代的高精度仪器设备功能趋于集成化，尺寸和重量也越来越大，本体结构还存在多样化，所以总装工况愈加复杂，高精度仪器装配耗时长，比如航天器单机产品的装配时长可达数周甚至数月。
[0004]因此，亟需引入新型的装配技术来提高高精度仪器的装配精度和效率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本说明书实施例提供一种基于双相机的、用于对高精度仪器进行自动化装配的装配方法及系统，不仅可对精密仪器设备(即高精度仪器，如航天仪器)进行自动化装配，还可提高高精度仪器的装配精确性和效率。
[0006]本说明书实施例提供以下技术方案：
[0007]本说明书实施例提供一种基于双相机的装配方法，包括：
[0008]第一相机对装配工作区域进行实时监测，并根据预设的路径策略确定机械臂对应的路径规划，所述路径规划用于所述机械臂运动到所述装配工作区域中预设的目标位置，其中所述第一相机固定安装于所述装配工作区域中；
[0009]所述机械臂根据所述路径规划运动到所述目标位置；
[0010]在所述机械臂到达所述目标位置后，第二相机对所述装配工作区域中的待装配物体进行装配定位测量以确定目标装配位置，其中所述第二相机安装于所述机械臂上的预设位置；
[0011]所述机械臂根据所述目标装配位置对所述待装配物体进行装配。
[0012]本说明书实施例还提供一种基于双相机的装配系统，包括：
[0013]用于对待装配物体进行装配的机械臂；
[0014]固定安装于装配工作区域中的第一相机，所述第一相机用于实时监测所述装配工作区域，并根据预设的路径策略确定所述机械臂对应的路径规划，所述路径规划用于所述机械臂运动到所述装配工作区域中预设的目标位置；
[0015]安装于所述机械臂上的第一预设位置的第二相机，所述第二相机用于在所述机械臂到达所述目标位置后，对所述装配工作区域中的待装配物体进行装配定位测量以确定目标装配位置；
[0016]其中，所述机械臂根据所述路径规划运动到所述目标位置，以及根据所述目标装
配位置对所述待装配物体进行装配。
[0017]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
[0018]自动化的装配方式使高精度仪器装配标准化，具有可重复性；
[0019]自动化装配的定位精度高、装配速度快，使高精度仪器由原来的手工单件装配转变为自动化批量装配，大大提高了高精度仪器的生产效率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0021]图1是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配系统的结构示意图；
[0022]图2是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配系统中坐标系标定及路径规划的结构示意图；
[0023]图3是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配系统中第二相机进行精确定位测量的结构示意图；
[0024]图4是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配方法的流程图；
[0025]图5是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配方法中坐标系标定的流程图；
[0026]图6是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配方法中坐标系标定的示意图；
[0027]图7是本说明书实施例提供的一种基于双相机的装配方法中进行航天仪器自动装配的流程图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0029]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践
此方法。
[0031]还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等描述的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]目前，针对高精度仪器的装配，比如航天仪器设备的装配，为保障高精度仪器的安全和装配精度，仍采用人工方式进行装配。而航天仪器设备的快速发展，迫切需求一种能够满足高精度仪器的自动化装配方案。
[0034]基于此，专利技术人针对高精度仪器的装配需求，提成了一种新的自动化装配方案：如图1所示，在本说明书实施例提供的一种基于双相机的高精度仪器自动化装配的装配系统中，双相机分别为固定放置于装配工作区域(比如装配厂房)上方某固定位置的第一相机(比如双目相机)，以及一个安装在机械臂上的第二相机(比如2D相机)，其中第一相机固定地位于装配工作区域上方，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双相机的装配方法，其特征在于，包括：第一相机对装配工作区域进行实时监测，并根据预设的路径策略确定机械臂对应的路径规划，所述路径规划用于所述机械臂运动到所述装配工作区域中预设的目标位置，其中所述第一相机固定安装于所述装配工作区域中；所述机械臂根据所述路径规划运动到所述目标位置；在所述机械臂到达所述目标位置后，第二相机对所述装配工作区域中的待装配物体进行装配定位测量以确定目标装配位置，其中所述第二相机安装于所述机械臂上的预设位置；所述机械臂根据所述目标装配位置对所述待装配物体进行装配。2.根据权利要求1所述的基于双相机的装配方法，其特征在于，所述第一相机包括双目视觉的相机，所述第二相机包括2D视觉的相机；所述基于双相机的装配方法还包括：对所述第一坐标系、所述第二坐标系和所述第三坐标系进行标定，以及对三个坐标系之间的转换关系进行标定，其中所述第一坐标系为所述第一相机的坐标系，所述第二坐标系为所述机械臂的坐标系，所述第三坐标系为所述第二相机的坐标系；其中，将所述第一相机上的某基准点标定为第一坐标系的原点，并标定所述第一坐标系的x轴、y轴和z轴所对应方向；将所述机械臂的末端法兰盘上的某基准点标定为第二坐标系的原点，标定所述第二坐标系的原点在所述第一坐标系中的第一坐标位置；将所述第二相机上的某基准点标定为第三坐标系的原点，根据所述第二相机安装于所述机械臂上的预设位置，标定所述第三坐标系的原点在所述第二坐标系中的第二坐标位置。3.根据权利要求2所述的基于双相机的装配方法，其特征在于，对所述第二坐标系与所述第三坐标系之间的转换关系进行标定，包括：获取三个标记物在所述第三坐标系中的位置坐标，分别记为坐标(X0，Y0)、(X1，Y1)和(X2，Y2)，其中三个标记物放置于所述第二相机的视野中；根据三个所述位置坐标构建平行四边形，根据目标点在所述第三坐标系中的坐标(Xi，Yi)与三个所述位置坐标的相对关系，获取目标点对应的坐标系数k1和k2，其中坐标系数k1、k2与三个所述位置坐标和目标点的坐标存在如下第一关系式：(Xi，Yi)＝(X0，Y0)+k1[(X1
‑
X0)，(Y1
‑
Y0)]+k2[(X2
‑
X0)，(Y2
‑
Y0)]其中，第一关系式中的坐标系数k1和k2为目标点在三个所述位置坐标构成的非直角坐标系下的表示系数；利用所述机械臂的末端安装的探针触碰三个所述标记物，得到三个所述标记物在所述第二坐标系下的坐标(A0，B0，C0)，(A1，B1，C1)和(A2，B2，C2)，并根据三个所述标记物在所述第二坐标系下的坐标确定所述目标点在所述第二坐标系下的坐标(Ai，Bi，Ci)，其中目标点在所述第二坐标系下的坐标(Ai，Bi，Ci)与三个所述标记物在所述第二坐标系下的坐标存在如下第二关系式：(Ai，Bi，Ci)＝(A0，B0，C0)+k1[(A1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫威，田森，刘颖，李东黎，田洪峰，
申请(专利权)人：上海交大智邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：