本实用新型专利技术涉及一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，工作空间设有机械装置和工作台，目标刚体六自由度位姿获取装置包括目标刚体、参考刚体和定位相机，机械装置的操作端安装有操作工具，目标刚体安装在机械装置上靠近操作工具的位置，参考刚体安装在工作台上，定位相机安装在机械装置上，定位相机跟随机械装置运动，目标刚体和参考刚体位于定位相机的镜头视野内。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有布置难度低、鲁棒性好、安装方便等优点。安装方便等优点。安装方便等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置
[0001]本技术涉及工作空间内目标刚体定位
，尤其是涉及一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置。
技术介绍
[0002]使用自动化机械装置(例如机械臂)对工作台上的零件进行焊接、装配等操作已经成为了工业自动化必不可少的一项技术。越来越多的工厂(包括汽车制造，电子产品加工，纺织等领域)使用机械装置代替人工进行生产制造，增加产能降低成本。那么如何对机械臂装置操作端(例如焊接钻头、抓取物品的机械手等设备)进行定位则成了机械制造的关键一步。以焊接为例，机械臂只有精准实时地获得钻头的位置，才能给机械臂下达明确的指令进行焊接。定位的精度直接影响到焊接的偏差以及制造的工艺。
[0003]目前，市场上许多的机械装置都自带定位功能，可以精确地定位到机械装置在其自身坐标系下的位置与旋转。但在有些情况下，由于机械装置与工作台接触、摩擦后有略微偏移等因素，使得定位精度不稳定，精度下降。因此，很多厂家会利用机器视觉的方法去重新定位机械装置末端的位置。常见的做法是：在机械装置末端固定放置2台或更多的相机(彩色，红外，深度相机都有被采用)，相机的数目根据需要定位的空间范围而调整。利用双目立体视觉或者配合红外激光的三角测量技术去定位机械装置末端的位置。这样的做法确实可以弥补机械装置自身定位不稳定的缺点，但这些传统的机器视觉方法也有一些局限：
[0004]1、上述方法需要将在相机系统中计算的机械末端位置转换到机械装置坐标系，一般事先会进行一组标定，获得这2个坐标系之间的转换。这样就意味着，相机和机械装置一旦安装完成之后都不能移动，不然会破坏2个坐标系之间的转换关系。这样，相机照射到的区域是固定的，不随机械装置的运动而变化的，因此定位空间是比较有限的。若要增加定位的空间范围，就不得不增加相机的数量，提高成本。
[0005]2、双目普通摄像机的系统会利用一些特征点或深度学习的方法识别机械钻头，并进一步设计复杂的算法去定位钻头位置。这样的方法对光照和背景的复杂程度比较敏感，不太适合高精度的定位。相机配合激光或者投影光栅的三角测量技术可以避免环境光的影响，但激光一次扫描的范围有限，扫描速度和抗环境光的能力一直是基于结构光的系统的两难问题。换言之，很难在定位精度和定位帧率中获得一个平衡。此外，激光对于一些金属会有不规则的折射和反射现象，增加了不确定因素。
技术实现思路
[0006]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种布置难度低、鲁棒性好、安装方便的工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置。
[0007]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，所述的工作空间设有机械装置和工作台；所述的目标刚体六自由度位姿获取装置包括目标刚体、参考刚体和定位相机；所
述的机械装置的操作端安装有操作工具；所述的目标刚体固定安装在机械装置末端靠近操作工具的位置；所述的参考刚体固定安装在工作台上；所述的定位相机安装在机械装置另一端，定位相机跟随机械装置运动；所述的目标刚体和参考刚体位于定位相机的镜头视野内。
[0009]优选地，所述的目标刚体绑扎在机械装置上靠近操作工具的位置。
[0010]优选地，所述的参考刚体焊接在工作台上。
[0011]优选地，所述的目标刚体由若干个标记小球组成。
[0012]更加优选地，所述的标记点的数量为3～8个。
[0013]优选地，所述的参考刚体由若干个标记点组成。
[0014]更加优选地，所述的标记点的数量为3～8个。
[0015]更加优选地，所述的标记点为主动式标记点。
[0016]更加优选地，所述的主动式标记点具体为：主动发光的红外LED灯。
[0017]优选地，所述的定位相机为双目相机。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0019]一、布置难度低：本专利技术中的工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置可以应对相机和机械装置操作段的相对位置时刻变化的场景，定位相机固定在机械装置的某段部件上，在机械装置进行自动化加工时，定位相机可以随着机械装置一起运动，这样灵活的设计使得相机能够覆盖更多的区域，使定位装置的工作空间更大，仅需运用少量的定位相机即可获得更大的定位区域，减少了系统的定位成本，降低了定位装置的布置难度。
[0020]二、鲁棒性好：本专利技术中的工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置采用双目相机捕捉目标刚体和参考刚体的旋转和位置数据，双目相机追踪主动红外光组成的刚体，抗环境光干扰，抗遮挡能力强，定位装置有较强的鲁棒性。
[0021]三、安装方便：本专利技术中的工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置在定位相机移动后，事先的校准无需重复进行，只有当目标刚体或参考刚体重新布置后才需要重新校准。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中目标刚体六自由度位姿获取装置的结构示意图。
[0023]图中标号所示：
[0024]1、机械装置，2、目标刚体，3、参考刚体，4、工作台，5、定位相机，6、操作工具。
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本技术保护的范围。
[0026]一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，其结构如图1所示，工作空间内设有机械装置1和工作台4，六自由度位姿获取装置包括目标刚体2、参考刚体3和定位相机5，机械装置1的操作端安装有操作工具6，目标刚体2安装在机械装置1上靠近操作工具6的
位置，参考刚体3安装在工作台4上，定位相机5安装在机械装置1上，定位相机5跟随机械装置1运动，目标刚体2和参考刚体3位于定位相机5的镜头视野内。六自由度位姿获取装置还设有控制器，该控制器可以是机械装置内置的处理器，也可以是专门为六自由度位姿获取装置设置的控制器，该控制器接收定位相机5采集的数据，并根据参考刚体的位置，获取目标刚体2的精确定位。
[0027]本实施例中目标刚体2和参考刚体3均为由主动式标记点制成的刚体，主动式标记点采用主动发光红外LED灯，目标刚体2和参考刚体3中标记点的数量均为3～8个。同时定位相机5采用双目动作捕捉相机，该相机是一种可以精准获取空间中特殊材质的标记小球的位置的专业相机，能够精确获取目标刚体2和参考刚体3的位置。
[0028]下面提供一种具体的应用例：
[0029]机械装置为机械臂，操作工具为钻头，需要对安装在机械臂端部的钻头进行精确定位，安装双目动作捕捉相机在机械臂的骨骼上，目标刚体安装在钻头附近位置，参考刚体焊接在工作台上。目标刚体和参考刚体均采用主动发光红外灯，每个刚体均由3～8个红外灯组成。双目动作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，其特征在于，所述的工作空间设有机械装置(1)和工作台(4)；所述的目标刚体六自由度位姿获取装置包括目标刚体(2)、参考刚体(3)和定位相机(5)；所述的机械装置(1)的操作端安装有操作工具(6)；所述的目标刚体(2)安装在机械装置(1)上靠近操作工具(6)的位置；所述的参考刚体(3)安装在工作台(4)上；所述的定位相机(5)安装在机械装置(1)上，定位相机(5)跟随机械装置(1)运动；所述的目标刚体(2)和参考刚体(3)位于定位相机(5)的镜头视野内。2.根据权利要求1所述的一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，其特征在于，所述的目标刚体(2)固定在机械装置(1)上靠近操作工具(6)的位置。3.根据权利要求1所述的一种工作空间内目标刚体六自由度位姿获取装置，其特征在于，所述的参考刚体(3)固定在工作台(4)上。4.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：季毅君，张海威，张群，王兴灏，范晨怡，杨尚祖，冯艳伟，
申请(专利权)人：上海青瞳视觉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。