机械设备、位姿检测系统和执行机构的位姿检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机械设备、位姿检测系统和执行机构的位姿检测方法，所述位姿检测系统包括激光发射器、检测相机和图像处理系统，所述激光发射器能够向检测平面发射出网格形光斑，所述网格形光斑包括m个横向光斑和n个纵向光斑，m个所述横向光斑和n个所述纵向光斑交错布置形成(m

【技术实现步骤摘要】
机械设备、位姿检测系统和执行机构的位姿检测方法


[0001]本专利技术涉及机械设备
，具体涉及一种机械设备、位姿检测系统和执行机构的位姿检测方法。

技术介绍

[0002]在工业生产和加工制造技术中，存在大量执行机构相对于平面作业的情况，例如，平板焊接、平板切割以及机械手平面抓取、机械手平面搬运等。此时，需要获得执行机构相对于平面的位姿，以便实现对执行机构的自动控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种位姿检测系统，以实现对执行机构位姿的自动检测。
[0005]本专利技术实施例的位姿检测系统包括激光发射器、检测相机和图像处理系统，所述激光发射器能够向检测平面发射出网格形光斑，所述网格形光斑包括m个横向光斑和n个纵向光斑，m个所述横向光斑和n个所述纵向光斑交错布置形成(m
‑
1)(n
‑
1)个矩形光格，其中，m和n均为大于等于2的正整数；所述检测相机用于获取所述网格形光斑照射在检测平面上的光斑图像；所述图像处理系统与所述检测相机信号连接，以根据所述光斑图像得到所述激光发射器的位姿；其中，所述激光发射器能够相对所述检测相机移动。
[0006]在一些实施例中，所述检测相机包括镜头，所述镜头的物侧设有滤光片，所述滤光片供与所述激光发射器发射的波长相等的光线通过。
[0007]在一些实施例中，所述位姿检测系统还包括防护壳体，所述防护壳体具有防护腔，所述检测相机设在所述防护腔内。
[0008]在一些实施例中，所述防护壳体包括金属罩体和透光板，所述金属罩体具有透光孔，所述透光板封堵所述透光孔，所述金属罩体和所述透光板形成封闭的防护腔，所述检测相机对应所述透光板设置。
[0009]本专利技术的实施例还提供一种具有上述位姿检测系统的机械设备。
[0010]本专利技术实施例的机械设备包括机架和上述任一实施例所述的位姿检测系统，所述机架上设有执行机构，所述执行机构相对所述机架可移动；所述激光发射器设在所述执行机构上，所述检测相机设在所述机架上。
[0011]本专利技术的实施例还提供一种具有执行机构的位姿检测方法。
[0012]本专利技术实施例的执行机构的位姿检测方法包括：
[0013]利用所述激光发射器向检测平面发射网格形光斑；
[0014]利用所述检测相机获取所述检测平面上的光斑图像；
[0015]利用所述图像处理系统对所述光斑图像进行处理，得到所述执行机构的位姿；
[0016]其中，所述执行机构的位姿包括所述执行机构与所述检测平面之间的距离、所述
执行机构与所述检测平面之间的夹角。
[0017]在一些实施例中，得到所述执行机构的位姿的步骤，包括：
[0018]预先对所述激光发射器进行标定，并将标定数据存储在数据库中，其中，对所述激光发射器进行标定包括：所述激光发射器发射出的网格形光斑照射在标定平面上，使得所述标定平面上呈现标定光斑，获取包括标定光斑的图像信息、所述激光发射器和标定平面之间的距离、所述激光发射器的激光发射方向与所述标定平面之间的夹角的所述标定数据；
[0019]对所述光斑图像进行处理，获取所述光斑图像的图像信息；
[0020]将获取的所述光斑图像的图像信息与所述数据库中的所述标定数据进行比对，得到所述激光发射器的位姿。
[0021]在一些实施例中，所述标定光斑包括由m个所述横向光斑形成的m个横向光形以及由n个所述纵向光斑形成的n个纵向光形，获取所述标定数据包括：
[0022]获取至少一个横向间距和至少一个纵向间距，其中，所述横向间距为任意两个所述纵向光形之间的间距，所述纵向间距为任意两个所述横向光形之间的间距；
[0023]所述光斑图像包括由m个所述横向光斑形成的m个横向光条以及由n个所述纵向光斑形成的n个纵向光条，获取所述光斑图像的图像信息包括：
[0024]获取至少一个横向距离和至少一个纵向距离，其中，所述横向距离为任意两个所述纵向光条之间的距离，所述纵向距离为任意两个所述横向光条之间的距离；
[0025]其中，所述两个所述纵向光形以及所述两个所述纵向光条均由相同的两个所述纵向光斑形成，所述两个所述横向光形以及所述两个所述横向光条均由相同的两个所述横向光斑形成。
[0026]在一些实施例中，m和n均为大于等于3的正整数；
[0027]获取所述标定数据包括：获取至少两个所述横向间距和至少两个所述纵向间距，获取所述至少两个所述横向间距的比值以及所述至少两个所述纵向间距的比值；
[0028]获取所述光斑图像的图像信息包括：
[0029]获取至少两个横向距离和至少两个纵向距离，获取所述至少两个所述横向距离的比值以及所述至少两个所述纵向距离的比值。
[0030]在一些实施例中，所述至少两个横向间距包括位于最外侧的所述纵向光形与其余至少一个所述纵向光形之间的间距，以及位于中部的所述纵向光形与其余至少一个所述纵向光形之间的间距；所述至少两个纵向间距包括位于最外侧的所述横向光形与其余至少一个所述横向光形之间的间距，以及位于中部的所述横向光形与其余至少一个所述横向光形之间的间距；
[0031]所述至少两个横向距离包括位于最外侧的所述纵向光条与其余至少一个所述纵向光条之间的距离，以及位于中部的所述纵向光条与其余至少一个所述纵向光条之间的距离；所述至少两个纵向距离包括位于最外侧的所述横向光条与其余至少一个所述横向光条之间的距离，以及位于中部的所述横向光条与其余至少一个所述横向光条之间的距离。
[0032]本专利技术实施例的机械设备进行作业时，可以利用激光发射器向检测平面发射网格形光斑、利用检测相机获取检测平面上的光斑图像；利用图像处理系统对获取的光斑图像进行处理，便可以得到执行机构的位姿，以便实现执行机构位姿的自动调整，利于提高机械
设备的自动化。因此，本专利技术实施例的机械设备具有自动化程度高等优点。
附图说明
[0033]图1是本专利技术一个实施例的机械设备的局部结构示意图。
[0034]图2是图1中检测相机的第一视角的结构示意图。
[0035]图3是图1中检测相机的第二视角的结构示意图。
[0036]图4是本专利技术一个实施例的执行机构的位姿检测方法的流程图。
[0037]图5是本专利技术一个实施例的机械设备处于第一使用状态时执行机构、检测相机的视场和检测平面的局部结构示意图。
[0038]图6是图5中光斑图像的示意图。
[0039]图7是本专利技术一个实施例的机械设备处于第二使用状态时执行机构、检测相机的视场和检测平面的局部结构示意图。
[0040]图8是图7中光斑图像的示意图。
[0041]图9是本专利技术一个实施例的机械设备处于第三使用状态时执行机构、检测相机的视场和检测平面的局部结构示意图。
[0042]图10是图9中光斑图像的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种位姿检测系统，其特征在于，包括：激光发射器，所述激光发射器能够向检测平面发射出网格形光斑，所述网格形光斑包括m个横向光斑和n个纵向光斑，m个所述横向光斑和n个所述纵向光斑交错布置形成(m
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1)(n
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1)个矩形光格，其中，m和n均为大于等于2的正整数；检测相机，所述检测相机用于获取所述网格形光斑照射在检测平面上的光斑图像；和图像处理系统，所述图像处理系统与所述检测相机信号连接，以根据所述光斑图像得到所述激光发射器的位姿；其中，所述激光发射器能够相对所述检测相机移动。2.根据权利要求1所述的位姿检测系统，其特征在于，所述检测相机包括镜头，所述镜头的物侧设有滤光片，所述滤光片供与所述激光发射器发射的波长相等的光线通过。3.根据权利要求2所述的位姿检测系统，其特征在于，所述位姿检测系统还包括防护壳体，所述防护壳体具有防护腔，所述检测相机设在所述防护腔内。4.根据权利要求3所述的位姿检测系统，其特征在于，所述防护壳体包括金属罩体和透光板，所述金属罩体具有透光孔，所述透光板封堵所述透光孔，所述金属罩体和所述透光板形成封闭的防护腔，所述检测相机对应所述透光板设置。5.一种机械设备，其特征在于，包括：机架，所述机架上设有执行机构，所述执行机构相对所述机架可移动；和权利要求1至4中任一项所述的位姿检测系统，所述激光发射器设在所述执行机构上，所述检测相机设在所述机架上。6.一种执行机构的位姿检测方法，其特征在于，采用权利要求5所述的机械设备实施，包括：利用所述激光发射器向检测平面发射网格形光斑；利用所述检测相机获取所述检测平面上的光斑图像；利用所述图像处理系统对所述光斑图像进行处理，得到所述执行机构的位姿；其中，所述执行机构的位姿包括所述执行机构与所述检测平面之间的距离、所述执行机构与所述检测平面之间的夹角。7.根据权利要求6所述的执行机构的位姿检测方法，其特征在于，得到所述执行机构的位姿的步骤，包括：预先对所述激光发射器进行标定，并将标定数据存储在数据库中，其中，对所述激光发射器进行标定包括：所述激光发射器发射出的网格形光斑照射在标定平面上，使得所述标定平面上呈现标定光斑，获取包括标定光斑的图像信息、所述激光发射器和标定平面之间的距离、所述激光发射器的激光发射方向与所述标定平面之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭吉昌，姜鹏飞，王子越，曹晓明，陈志良，罗超，刘畅，韦尧中，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：