一种基于特征点对接的工业机器人控制系统及方法技术方案

一种基于特征点对接的工业机器人控制系统及方法，其中系统包括工业机器人与位置采集模块，工业机器人设置有焊接机械臂，焊接机械臂与位置采集模块电联接；位置采集模块设置于传输履带的前端，位置采集模块用于在零件进入到传输履带时，获取每一个零件在传输履带上的Y轴坐标，并将每一个零件的Y轴坐标逐一发送给焊接机械臂；焊接机械臂包括图像采集模块、识别模块以及控制模块；图像采集模块用于接收位置采集模块所发送的Y轴坐标，并将图像采集模块的采集范围限定在Y轴坐标处。通过位置采集模块提前采集零件在传输履带上的Y轴坐标，使焊接机械臂的图像获取范围限定在Y轴坐标处，即可减少焊接机械臂的识别数量，加快焊接机械臂的识别速度。臂的识别速度。臂的识别速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于特征点对接的工业机器人控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及机器人控制
，特别是一种基于特征点对接的工业机器人控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的不断进步，尤其是传感器和执行器处理能力的提高、计算机技术的发展以及机械设计和数控加工工具的进步等共同推动了机器人的迅速发展。智能机器人已经被广泛应用于工程、生产制造以及生活等各个领域，它凭借着小型化、智能化以及灵活性高等优点能够在焊接工作中代替人类执行任务。
[0003]但是在针对细小零件的焊接过程中，由于零件细小，零件在被落入带机械臂的识别区域时，机械臂的识别模块会获取到多个零件，导致了机械臂需要识别的数量增加，延长了识别的时间，而零件是不断被传输履带带动的，当识别时间延长后，零件可能已经被带出这个机械臂的焊接范围。
[0004]另一方便由于零件是随意散落放置在传输履带的，虽然识别出该零件是需要焊接的，但是由于摆放的角度问题零件上的焊接点也同样发生变化，导致了机械臂无法有效精准的焊接到零件上的焊接点，需要人工进行零件的摆放干预才能减轻该情况所带来的问题。
[0005]因此一种能够提高识别速度，以及精准获取焊接点的机械臂系统亟待出现。

技术实现思路

[0006]针对上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于特征点对接的工业机器人控制系统及方法，能够在运动的传输履带上精准焊接到目标零件。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，包括工业机器人与位置采集模块，所述工业机器人设置有焊接机械臂，所述焊接机械臂与位置采集模块电联接；
[0008]所述位置采集模块设置于传输履带的前端，所述位置采集模块用于在零件进入到传输履带时，获取每一个零件在传输履带上的Y轴坐标，并将每一个零件的Y轴坐标逐一发送给焊接机械臂；
[0009]所述焊接机械臂包括图像采集模块、识别模块以及控制模块；
[0010]所述图像采集模块用于接收所述位置采集模块所发送的Y轴坐标，并将所述图像采集模块的采集范围限定在所述Y轴坐标处；
[0011]所述图像采集模块还用于当存在有零件进入到所述图像采集模块的采集范围内时，对零件进行拍摄，获取零件的图像信息，并将所述图像信息发送给所述识别模块；
[0012]所述识别模块用于接收所述图像信息，并采用多个不同角度的识别模板图对零件进行识别，判断零件是否为需要焊接的目标零件，若是，获取识别模板图中与目标零件匹配得分最高的模板图作为坐标选定模板图，对坐标选定模板图执行旋转和位移，直到所述坐
标选定模板图与所述目标零件的重合度满足阈值，从所述坐标选定模板图中选取焊接点的焊接坐标，并将焊接坐标发送给控制模块；
[0013]所述控制模块接收所述焊接坐标以及获取传输履带的运动速度，并控制焊接机械臂移动焊接坐标处，根据传输履带的运动速度对X轴坐标进行更新，对目标零件进行追踪焊接。
[0014]优先的，所述识别模块包括准备模块；
[0015]其中所述准备模块包括模板制作子模块、识别特征提取子模块以及存储子模块；
[0016]所述模板制作子模块用于制作多个模板图，其中每一个模板图对应一个不同的整数角度；
[0017]所述识别特征提取子模块包括梯度量化单元以及提起单元；
[0018]所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金字塔方向梯度量化，分别获得多个模板图所对应的识别特征；
[0019]所述提起单元用于以当前角度为表列获取所述识别特征；
[0020]所述存储子模块用于存储不同角度表列中的所有识别特征。
[0021]优先的，所述识别模块包括还匹配模块；
[0022]所述匹配模块包括处理子模块以及得分计算子模块；
[0023]所述处理子模块包括：金字塔线性内存数据容器处理单元、平移单元与相似度响应矩阵图获取单元；
[0024]其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对图像信息进行梯度提取和量化，创建两层金字塔线性内存数据容器，将图像信息线遍历两层金字塔的数据；
[0025]所述平移单元用于对图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移，得到的16张图逐像素后执行或操作，得到梯度扩散后图像信息的扩散梯度矩阵图；
[0026]所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作，将图像信息的扩散梯度矩阵图转换为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图，通过预设的查找表，找出各个梯度矩阵图角度与查找表中各个角度的最大相似度，其中所述查找表为预先计算好的8个方向的各种组合的表；
[0027]获取8个相似度响应矩阵图，将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进行线性化存储在连续的所述线性内存数据容器内；
[0028]所述得分计算子模块包括调用单元以及相似度计算单元；
[0029]所述调用单元用于调用所述存储子模块中的两层金字塔，并根据8个相似度响应矩阵图，找到两层金字塔的线性内存的访问入口，获取每一个角度对应的识别特征；
[0030]相似度计算单元用于对图像信息以及识别特征进行匹配，获取图像信息与每一个角度的识别特征的匹配得分，判断最高的匹配得分是否大于阈值，若大于，则判所述图像信息的内容为目标零件，获取最高的匹配得分对应的模板作为坐标选定模板。
[0031]优先的，所述识别模块还包括修正模块；
[0032]所述修正模块包括目标零件提取子模块、识别特征关联子模块以及旋转平移子模块；
[0033]所述目标零件提取子模块用于以亚像素点的方式将目标零件的边框从所述图形信息中进行提取，得到目标边框，并将所述目标边框发送给所述识别特征关联子模块；
[0034]所述识别特征关联子模块用于按照比例将目标边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，根据第一识别点找出所述模板图上与所述第一识别点所对应的第二识别点；
[0035]获取所有第一识别点和与其对应第二识别点之间的距离，判断所有第一识别特征点与其对应第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，若满足，则获取满足距离阈值第一识别特征的数量，并判断数量是否满足第一数量阈值，若满足，则向所述旋转平移子模块发出修正指令；
[0036]所述旋转平移子模块接收所述修正指令，并将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，修正模板图的位姿，得到修正后的模板图。
[0037]优先的，所述修正模块还包括验证子模块；
[0038]所述验证子模块用于获取当前模板图位姿的修改次数以及所有第一识别点与第二识别点之间的距离，并判断修正后的模板图上满足距离阈值的第二识别点数量以及模板图的修正次数；
[0039]当满足距离阈值的第二识别点数量小于第二数量阈值且模板图修正次数小于次数阈值，则使用上一次变化矩阵对当前变化矩阵进行更新，继续发出修正指令，对模板图继续修正，直到满足距离阈值的第二识别点数量大于第二数量阈值或模板图修正次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，其特征在于，包括工业机器人与位置采集模块，所述工业机器人设置有焊接机械臂，所述焊接机械臂与位置采集模块电联接；所述位置采集模块设置于传输履带的前端，所述位置采集模块用于在零件进入到传输履带时，获取每一个零件在传输履带上的Y轴坐标，并将每一个零件的Y轴坐标逐一发送给焊接机械臂；所述焊接机械臂包括图像采集模块、识别模块以及控制模块；所述图像采集模块用于接收所述位置采集模块所发送的Y轴坐标，并将所述图像采集模块的采集范围限定在所述Y轴坐标处；所述图像采集模块还用于当存在有零件进入到所述图像采集模块的采集范围内时，对零件进行拍摄，获取零件的图像信息，并将所述图像信息发送给所述识别模块；所述识别模块用于接收所述图像信息，并采用多个不同角度的识别模板图对零件进行识别，判断零件是否为需要焊接的目标零件，若是，获取识别模板图中与目标零件匹配得分最高的模板图作为坐标选定模板图，对坐标选定模板图执行旋转和位移，直到所述坐标选定模板图与所述目标零件的重合度满足阈值，从所述坐标选定模板图中选取焊接点的焊接坐标，并将焊接坐标发送给控制模块；所述控制模块接收所述焊接坐标以及获取传输履带的运动速度，并控制焊接机械臂移动焊接坐标处，根据传输履带的运动速度对X轴坐标进行更新，对目标零件进行追踪焊接。2.根据权利要求1所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，其特征在于，所述识别模块包括准备模块；其中所述准备模块包括模板制作子模块、识别特征提取子模块以及存储子模块；所述模板制作子模块用于制作多个模板图，其中每一个模板图对应一个不同的整数角度；所述识别特征提取子模块包括梯度量化单元以及提起单元；所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金字塔方向梯度量化，分别获得多个模板图所对应的识别特征；所述提起单元用于以当前角度为表列获取所述识别特征；所述存储子模块用于存储不同角度表列中的所有识别特征。3.根据权利要求2所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，其特征在于，所述识别模块包括还匹配模块；所述匹配模块包括处理子模块以及得分计算子模块；所述处理子模块包括：金字塔线性内存数据容器处理单元、平移单元与相似度响应矩阵图获取单元；其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对图像信息进行梯度提取和量化，创建两层金字塔线性内存数据容器，将图像信息线遍历两层金字塔的数据；所述平移单元用于对图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移，得到的16张图逐像素后执行或操作，得到梯度扩散后图像信息的扩散梯度矩阵图；所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作，将图像信息的扩散梯度矩阵图转换为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图，通过预设的查找表，找出各个梯度矩阵图角度与查找表中各个角度的最大相似度，其中所述查找表为预先计算好的8个方向的各种组合
的表；获取8个相似度响应矩阵图，将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进行线性化存储在连续的所述线性内存数据容器内；所述得分计算子模块包括调用单元以及相似度计算单元；所述调用单元用于调用所述存储子模块中的两层金字塔，并根据8个相似度响应矩阵图，找到两层金字塔的线性内存的访问入口，获取每一个角度对应的识别特征；相似度计算单元用于对图像信息以及识别特征进行匹配，获取图像信息与每一个角度的识别特征的匹配得分，判断最高的匹配得分是否大于阈值，若大于，则判所述图像信息的内容为目标零件，获取最高的匹配得分对应的模板作为坐标选定模板。4.根据权利要求3所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，其特征在于，所述识别模块还包括修正模块；所述修正模块包括目标零件提取子模块、识别特征关联子模块以及旋转平移子模块；所述目标零件提取子模块用于以亚像素点的方式将目标零件的边框从所述图形信息中进行提取，得到目标边框，并将所述目标边框发送给所述识别特征关联子模块；所述识别特征关联子模块用于按照比例将目标边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，根据第一识别点找出所述模板图上与所述第一识别点所对应的第二识别点；获取所有第一识别点和与其对应第二识别点之间的距离，判断所有第一识别特征点与其对应第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，若满足，则获取满足距离阈值第一识别特征的数量，并判断数量是否满足第一数量阈值，若满足，则向所述旋转平移子模块发出修正指令；所述旋转平移子模块接收所述修正指令，并将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，修正模板图的位姿，得到修正后的模板图。5.根据权利要求4所述的一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，其特征在于，所述修正模块还包括验证子模块；所述验证子模块用于获取当前模板图位姿的修改次数以及所有第一识别点与第二识别点之间的距离，并判断修正后的模板图上满足距离阈值的第二识别点数量以及模板图的修正次数；当满足距离阈值的第二识别点数量小于第二数量阈值且模板图修正次数小于次数阈值，则使用上一次变化矩阵对当前变化矩阵进行更新，继续发出修正指令，对模板图继续修正，直到满足距离阈值的第二识别点数量大于第二数量阈值或模板图修正次数等于次数阈值。6.一种基于特征点对接的工业机器人控制方法，应用于权利要求1～5任一所述一种基于特征点对接的工业机器人控制系统，所述工业机器人设置有焊接机械臂，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在零件进入到传输履带时，获取每一个零件在传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈统书，何志雄，詹友军，
申请(专利权)人：广东天太机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：