工件定位方法、机器人及机器人作业方法技术

本申请揭示了一种工件定位方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法，该方案构建出虚拟相机和工件模型，采用虚拟相机拍摄虚拟场景中的工件模型，获取工件模型在基坐标系下的虚拟点云，将虚拟点云与由相机装置采集的工件图像获得的实际点云匹配，基于匹配结果确定工件的位置，避免了直接将实际点云与工件模型匹配方式导致的匹配不准确，提高了工件实时定位的准确性，从而提高机器人作业的质量和效率。作业的质量和效率。作业的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
工件定位方法、机器人及机器人作业方法


[0001]本申请涉及机器人
，特别涉及一种工件定位方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。

技术介绍

[0002]在机器人作业领域，通过线激光扫描工件的方式获取工件位置、通过人工示教编程方式获取工件位置等，存在耗费时间长、效率低等问题。同时，由于线激光扫描采集的工件点云数据会存在较多的噪声点，准确性较低，导致机器人作业质量和效率低；而人工示教编程方式引入了人为的不可控因素，往往会引发事故。
[0003]随着机器人技术、三维视觉技术的快速发展，以及产业智能制造的升级，机器人视觉越来越多的应用于工业生产以及服务业等场景，通过视觉系统引导机器人作业，是实现机器人作业智能化的重要手段。基于三维视觉引导机器人作业，效率更高，对工件的定位也更加准确。
[0004]然而，现有技术中，是直接将相机装置获取到的工件点云数据与工件模型对应的虚拟点云数据匹配，工件模型包含有厚度数据，而通过相机装置仅能采集到视线范围内的工件点云数据，直接匹配工件点云数据与工件模型中的虚拟点云数据，无法确保与工件点云数据匹配的虚拟点云数据是相对应的，匹配误差大。如图1所示，标记a表示工件点云轮廓，标记b表示直接由工件模型获取到的虚拟点云轮廓，标记a与标记b并非位于同一平面上，而是具有一定的距离；即是，虚拟点云数据与工件点云数据不是完全对应的，将导致匹配不准确。
[0005]申请内容
[0006]为了解决工件定位不准确的问题，本申请提供了一种工件定位方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。
[0007]根据本申请实施例的一方面，公开了一种工件定位方法，用于机器人对工件作业的场景，所述机器人上设有相机装置。该工件定位方法包括：
[0008]基于所述相机装置采集的工件图像，获取所述工件在所述机器人的基坐标系下的实际点云；
[0009]获取所述工件在所述基坐标系下对应的工件模型；
[0010]构建虚拟相机和虚拟场景，将所述工件模型置于所述虚拟场景，并使所述工件模型位于所述虚拟相机的视场角内；
[0011]采用所述虚拟相机拍摄所述工件模型，获取所述工件模型在所述基坐标系下的虚拟点云；
[0012]匹配所述实际点云和所述虚拟点云，获得所述工件的位置。
[0013]在一种示例性实施例中，所述相机装置设置在所述机器人的末端；所述基于所述相机装置采集的工件图像，获取所述工件在所述机器人的基坐标系下的实际点云，包括：
[0014]获取所述相机装置采集到的工件图像及所述相机装置采集所述工件图像时所述
机器人的位姿矩阵；
[0015]根据所述位姿矩阵和所述机器人的手眼矩阵，将所述工件图像中的点云在相机坐标系下的坐标转换到所述基坐标系下，获得所述实际点云；所述手眼矩阵表示相机坐标系相对于所述机器人的工具坐标系的转换关系。
[0016]在一种示例性实施例中，所述构建虚拟相机，包括：
[0017]根据所述位姿矩阵和所述手眼矩阵确定所述虚拟相机在所述虚拟场景中的位置；
[0018]根据所述相机装置的参数，配置所述虚拟相机的参数，构建出所述虚拟相机；所述参数包括视场角和像素。
[0019]在一种示例性实施例中，所述根据所述相机装置的参数，配置所述虚拟相机的参数，包括：
[0020]配置所述虚拟相机的视场角与所述相机装置的视场角一致；
[0021]配置所述虚拟相机的像素与所述相机装置的像素一致。
[0022]在一种示例性实施例中，所述根据所述位姿矩阵和所述手眼矩阵确定所述虚拟相机在所述虚拟场景中的位置，包括：
[0023]根据所述位姿矩阵和所述手眼矩阵确定所述相机装置相对于所述机器人的位置；
[0024]根据所述相机装置相对于所述机器人的位置，设置所述虚拟相机在所述虚拟场景中的位置，使所述虚拟相机的位置与所述相机装置的位置相对应。
[0025]在一种示例性实施例中，所述获取所述工件在所述基坐标系下的工件模型，包括：
[0026]获取所述工件多个角度的图像数据；
[0027]利用三维建模软件，将所述多个角度的图像数据整合成三维数模；
[0028]将所述三维数模转换到所述基坐标系下，获得所述工件模型。
[0029]在一种示例性实施例中，所述匹配所述实际点云和所述虚拟点云，获得所述工件的位置，包括：
[0030]采用迭代最近邻点算法对所述实际点云和所述虚拟点云进行配准，获得所述工件的位置。
[0031]根据本申请实施例的一方面，公开了一种机器人，包括：
[0032]机器人本体，所述机器人本体具有多个运动轴；
[0033]相机装置，所述相机装置设置在所述机器人本体；及
[0034]控制器，所述控制器与所述机器人本体和所述相机装置连接，用于控制所述机器人本体和所述相机装置，并执行如上所述的工件定位方法的步骤。
[0035]根据本申请实施例的一方面，公开了一种机器人作业方法，所述机器人设有末端工具和相机装置，所述作业方法包括：
[0036]控制所述相机装置采集工件图像；
[0037]采用如上所述的工件定位方法进行工件定位，获得工件的位置；
[0038]控制所述末端工具移动到所述工件的位置进行作业。
[0039]在一种示例性实施例中，所述末端工具为焊枪，所述相机装置为三维相机。
[0040]根据本申请实施例的一方面，公开了一种计算机设备，用于机器人对工件作业的场景，所述机器人上设有相机装置。该计算机设备包括：
[0041]第一获取模块，用于基于所述相机装置采集的工件图像，获取所述工件在机器人
的基坐标系下的实际点云；
[0042]第一构建模块，用于获取所述工件在所述基坐标系下对应的工件模型；
[0043]第二构建模块，用于构建虚拟相机和虚拟场景，将所述工件模型置于所述虚拟场景，并使所述工件模型位于所述虚拟相机的视场角内；
[0044]第二获取模块，用于采用所述虚拟相机拍摄所述工件模型，获取所述工件模型在所述基坐标系下的虚拟点云；
[0045]点云匹配模块，用于匹配所述实际点云和所述虚拟点云，获得所述工件的位置。
[0046]根据本申请实施例的一方面，公开了一种计算机设备，包括：
[0047]一个或多个处理器；
[0048]存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述计算机设备实现前述工件定位方法。
[0049]根据本申请实施例的一方面，公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使所述计算机执行前述工件定位方法。
[0050]本申请的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：
[0051]本申请提供的技术方案，构建出虚拟相机和工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件定位方法，用于机器人对工件作业的场景，所述机器人上设有相机装置，其特征在于，所述方法包括：基于所述相机装置采集的工件图像，获取所述工件在所述机器人的基坐标系下的实际点云；获取所述工件在所述基坐标系下对应的工件模型；构建虚拟相机和虚拟场景，将所述工件模型置于所述虚拟场景，并使所述工件模型位于所述虚拟相机的视场角内；采用所述虚拟相机拍摄所述工件模型，获取所述工件模型在所述基坐标系下的虚拟点云；匹配所述实际点云和所述虚拟点云，获得所述工件的位置。2.根据权利要求1所述的工件定位方法，其特征在于，所述相机装置设置在所述机器人的末端；所述基于所述相机装置采集的工件图像，获取所述工件在所述机器人的基坐标系下的实际点云，包括：获取所述相机装置采集到的工件图像及所述相机装置采集所述工件图像时所述机器人的位姿矩阵；根据所述位姿矩阵和所述机器人的手眼矩阵，将所述工件图像中的点云在相机坐标系下的坐标转换到所述基坐标系下，获得所述实际点云；所述手眼矩阵表示相机坐标系相对于所述机器人的工具坐标系的转换关系。3.根据权利要求2所述的工件定位方法，其特征在于，所述构建虚拟相机，包括：根据所述位姿矩阵和所述手眼矩阵确定所述虚拟相机在所述虚拟场景中的位置；根据所述相机装置的参数，配置所述虚拟相机的参数，构建出所述虚拟相机；所述参数包括视场角和像素。4.根据权利要求3所述的工件定位方法，其特征在于，所述根据所述相机装置的参数，配置所述虚拟相机的参数，包括：配置所述虚拟相机的视场角与所述相机装置的视场角一致；配置所述虚拟相机的像素与所述相机装置的像素一致。5.根据权利要求4所述的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：植美浃，韦卓光，廖伟东，翟军，李俊渊，
申请(专利权)人：中集集团集装箱控股有限公司中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：