磁钉识别定位装置、坐标机器人及磁钉识别定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人技术领域，具体涉及一种磁钉识别定位装置、坐标机器人及磁钉识别定位方法。磁钉识别定位装置包括：激光器，适于设置在坐标机器人的Z轴桁架上且用于向模台发射激光线；2D相机，适于设置在Z轴桁架上且用于拍摄模台上的激光线；其中，2D相机可拍摄到激光器所发射的完整的激光线。本发明专利技术通过2D相机和激光发生器就可以得到模台表面的3D点云数据，不需要使用3D相机，成本低，识别成功率高。识别成功率高。识别成功率高。

【技术实现步骤摘要】
磁钉识别定位装置、坐标机器人及磁钉识别定位方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种磁钉识别定位装置、坐标机器人及磁钉识别定位方法。

技术介绍

[0002]直角坐标机器人作为一种结构简单的自动化机器人，被广泛应用到各种工业领域，在装配式建筑行业，坐标机器人用于代替人工进行预制混凝土(Precast Concrete，缩写：PC)构件边模的放置和拆除，其中机器人对模具自动回收时，除了需要对模具进行识别和定位，难度更大的是首先要进行自动拆磁钉，所以需要对模具上的磁钉位置进行准确定位。
[0003]整张模台的尺寸为9m
×
4m，需要对模台上所有模具的磁钉进行识别和定位，磁钉的直径50mm且高度25mm,磁钉相对于模台很小，在大视野场景下对微小物体准确识别定位时，需要采用图像精度要求高的线扫3D相机单次扫描获取整张模台的三维图，然后解析出磁钉位置，使用线扫3D相机可快速实现磁钉定位功能，但是，3D相机成本过高，现急需一种成本较低的磁钉识别定位装置及方法。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的3D相机成本过高的缺陷，从而提供一种磁钉识别定位装置、坐标机器人及磁钉识别定位方法。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种磁钉识别定位装置，包括：激光器，适于设置在坐标机器人的Z轴桁架上且用于向模台发射激光线；2D相机，适于设置在Z轴桁架上且用于拍摄模台上的激光线；其中，2D相机可拍摄到激光器所发射的完整的激光线。<br/>[0006]可选的，2D相机和激光器位于Z轴桁架的同一侧。
[0007]可选的，激光器发射的激光线沿坐标机器人的Y方向延伸。
[0008]可选的，2D相机和激光器沿坐标机器人的X方向布置。
[0009]本专利技术还提供了一种坐标机器人，包括：上述的磁钉识别定位装置。
[0010]本专利技术还提供了一种磁钉识别定位方法，包括以下步骤：控制Z轴桁架沿预设方向运动，且控制激光器向模台发射激光线，控制2D相机拍摄激光线，以得到模台表面上的3D点云数据；对3D点云数据进行处理，以得到模台上的模具的二维图像轮廓；通过二维图像轮廓计算得到模具上的两个磁钉的坐标。
[0011]可选的，对3D点云数据进行处理的步骤包括：解析3D点云数据，以构建三维数据模型；截取模具所在高度的3D点云数据并进行投影，以得到二维平面图；去除二维平面图中的噪声数据，以得到模具的二维图像轮廓。
[0012]可选的，在解析所述3D点云数据的步骤和截取所述模具所在高度的3D点云数据并进行投影的步骤之间还包括：去除3D点云数据中的多余的点云噪声。
[0013]可选的，通过二维图像轮廓计算得到模具上的两个磁钉的X坐标和Y坐标的步骤包
括：通过二维图像轮廓与模具图纸生成的图像模板进行匹配定位，以得到模具中每个边模的中心的坐标、边模的长度、边模与X轴的夹角以及磁钉到边模靠近磁钉的一端的距离；通过边模的中心的坐标、边模的长度、边模与X轴的夹角以及磁钉到边模靠近磁钉的一端的距离计算得到边模上的两个磁钉的中心的坐标。
[0014]可选的，边模上的两个磁钉的坐标分别为(X1,Y1)和(X1,Y1)，其中，X1＝X0‑
(L/2
‑
H)
×
cosβ，Y1＝Y0+(L/2
‑
H)
×
sinβ，X2＝X0+(L/2
‑
H)
×
cosβ，Y2＝Y0‑
(L/2
‑
H)
×
sinβ，边模的中心的坐标为(X0,Y0)，L为边模的长度，β为边模与X轴的夹角，H为磁钉到边模靠近磁钉的一端的距离。
[0015]本专利技术具有以下优点：
[0016]激光器向模台发射激光线，由于模台上设有模具，将一条激光线投射到物体表面，由于物体表面高度发生变化，拍摄的激光线会发生相应弯曲，根据这个激光线的变形可以计算出的物体表面三维轮廓，然后通过2D相机拍摄激光器所发射在模台表面上的激光线，可得到模台表面一系列像素坐标和深度坐标，再利用Z轴桁架在预设方向上匀速运动可进一步得到完整的模台上的3D点云数据，通过2D相机和激光发生器就可以得到模台表面的3D点云数据，不需要使用3D相机，成本低，识别成功率高。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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他的附图。
[0018]图1示出了本专利技术实施例的坐标机器人的立体示意图；
[0019]图2示出了图1的坐标机器人的固定架、激光器、2D相机与模台、边模配合的简易示意图；
[0020]图3示出了图2的激光器、2D相机与边模配合的原理示意图；
[0021]图4示出了本专利技术磁钉识别定位方法的2D相机所采集的一帧扫描图像的部分示意图；
[0022]图5示出了本专利技术磁钉识别定位方法的2D相机扫描后的3D点云图；
[0023]图6示出了本专利技术磁钉识别定位方法的3D点云图分割并投影到得到的二维平面图；
[0024]图7示出了本专利技术磁钉识别定位方法的使用模具图纸生成的图像模板与二维图像轮廓进行匹配的示意图；
[0025]图8示出了本专利技术磁钉识别定位方法的计算磁钉的中心的坐标的原理示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]10、激光器；11、激光线；20、2D相机；21、镜头；30、Z轴桁架；40、立柱；50、X轴桁架；60、Y轴桁架；70、R轴旋转抓手；80、固定架；90、控制柜；100、模台；110、边模。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁钉识别定位装置，其特征在于，包括：激光器(10)，适于设置在坐标机器人的Z轴桁架(30)上且用于向模台发射激光线；2D相机(20)，适于设置在所述Z轴桁架(30)上且用于拍摄所述模台上的激光线；其中，所述2D相机(20)可拍摄到所述激光器(10)所发射的完整的激光线。2.根据权利要求1所述的磁钉识别定位装置，其特征在于，所述2D相机(20)和所述激光器(10)位于所述Z轴桁架(30)的同一侧。3.根据权利要求2所述的磁钉识别定位装置，其特征在于，所述激光器(10)发射的激光线沿所述坐标机器人的Y方向延伸。4.根据权利要求3所述的磁钉识别定位装置，其特征在于，所述2D相机(20)和所述激光器(10)沿所述坐标机器人的X方向布置。5.一种坐标机器人，其特征在于，包括：权利要求1至4中任一项所述的磁钉识别定位装置。6.一种磁钉识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：控制Z轴桁架(30)沿预设方向运动，且控制激光器(10)向模台发射激光线，控制2D相机(20)拍摄所述激光线，以得到所述模台表面上的3D点云数据；对所述3D点云数据进行处理，以得到所述模台上的模具的二维图像轮廓；通过所述二维图像轮廓计算得到模具上的两个磁钉的坐标。7.根据权利要求6所述的磁钉识别定位方法，其特征在于，对所述3D点云数据进行处理的步骤包括：解析所述3D点云数据，以构建三维数据模型；截取所述模具所在高度的3D点云数据并进行投影，以得到二维平面图；去除所述二维平面图中的噪声数据，以得到模具的二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：封龙高，焦龙龙，
申请(专利权)人：湖南三一快而居住宅工业有限公司，
类型：发明
国别省市：