一种水泵叶片视觉定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种叶片视觉定位方法及系统，该方法包括如下步骤：S1、通过背板光源的照明方式采集振动平台上的水泵叶片的图像；S2、提取水泵叶片图像中的水泵叶片；S3、识别水泵叶片的前端及后端，进而识别水泵叶片正、反面，输出正面水泵叶片的位姿。本发明专利技术通过对水泵叶片的几何结构进行分析，根据多种水泵叶片的共性，建立了水泵叶片正、反面和前后端的处理方法，最终给出了水泵叶片的位姿。最终给出了水泵叶片的位姿。最终给出了水泵叶片的位姿。

【技术实现步骤摘要】
一种水泵叶片视觉定位方法及系统


[0001]本专利技术属于视觉定位
，更具体地，本专利技术涉及一种水泵叶片视觉定位方法及系统。

技术介绍

[0002]目前在自动化产线上有很多柔性上料系统，通过将物料上到振动平台上，将物料振散，利用二维视觉对工件进行定位，然后通过机器人实现工件的抓取及上料工作。水泵叶片为弯曲的窄条状金属件，为了将水泵叶片放到叶片磨具上，叶片模具如图3所示，需要检测出水泵叶片的正反面，然后确定正面水泵叶片的位姿。
[0003]申请公布号：CN 112660719 A，申请公布日：2021.04.16，专利技术名称：一种水泵叶片自动化柔性上料系统及上料控制过程，该技术方案并未给出水泵叶片的位姿识别方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水泵叶片视觉定位方法，旨在改善上述问题。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种水泵叶片视觉定位方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0006]S1、通过背板光源的照明方式采集振动平台上的水泵叶片图像；
[0007]S2、提取水泵叶片图像中的水泵叶片；
[0008]S3、识别水泵叶片的前端及后端，进而识别水泵叶片正、反面，输出正面水泵叶片的位姿。
[0009]进一步的，水泵叶片的提取过程具体如下：
[0010]S21、对水泵叶片图像依次进行滤波和二值化处理，输出水泵叶片图像1；
[0011]S22、对水泵叶片图像1中的线段进行最小外接矩形拟合，将拟合形成的最小外接矩形与设定矩形进行比较，若最小外接矩形的面积、长度及宽度均位于设定矩形的面积、长度及宽度的允许偏差范围内，则认定最小外接矩形对应的线段为水泵叶片。
[0012]进一步的，水泵叶片的前端及后端的识别方法具体如下：
[0013]S31、对提取到的水泵叶片进行椭圆拟合及最小外接矩形拟合，确定拟合椭圆的中心；
[0014]S32、计算椭圆中心距最小外接矩形四个端点的距离，最小距离对应的端点即为水泵叶片的一个端点；
[0015]S33、根据最小外接矩形的长度或宽度确定水泵叶片的另一个端点；
[0016]S34、基于面积分割识别水泵叶片的前端及后端。
[0017]进一步的，通过直线K连接水泵叶片的两个端点，确定两端点所在直线段的中点，获取过该中点且垂直直线K的直线K1；
[0018]直线K1将水泵叶片的包围区域分成两个子包围区域，分别计算两个子包围区域的面积，大面积或小面积对应的端即为水泵叶片的前端，另外一端即为后端。
[0019]进一步的，水泵叶片的正、反面识别方法具体如下：
[0020]获取直线K1与水泵叶片曲线的交点P0，基于前端点与直线K1的位置关系，交点P0与直线K的关系及直线K的斜率k判断当前待识别水泵叶片的正、反面。
[0021]进一步的，计算直线K、直线K1的斜率k、k1，进而获取直线K及直线K1的直线方程，直线K、直线K1的直线方程为：
[0022]y
‑
kx
‑
(p
1y
‑
kp
1x
)＝0
[0023]y
‑
k1x
‑
(p
0y
‑
k1p
0x
)＝0
[0024]定义两个函数：
[0025]F(x,y)＝y
‑
kx
‑
(p
1y
‑
kp
1x
)
[0026]G(x,y)＝y
‑
k1x
‑
(p
0y
‑
k1p
0x
)
[0027]通过将前端点P1的坐标(p
1x
，p
1y
)代入函数G(x,y)中获取G(p
1x
,p
1y
)，将交点P0的坐标(p
0x
，p
0y
)代入函数F(x,y)中获取F(p
0x
,p
0y
)，通过对斜率k、F(p
0x
,p
0y
)、G(p
1x
,p
1y
)的正负性来确定水泵叶片的正、反面；
[0028]当水泵叶片为正面时，满足k
×
F(p
0x
,p
0y
)
×
G(p
1x
,p
1y
)＜0；当水泵叶片为反面时，满足k
×
F(p
0x
,p
0y
)
×
G(p
1x
,p
1y
)＞0。
[0029]进一步的，水泵叶片姿态的获取过程具体如下：
[0030]计算正面水泵叶片的交点P0坐标，即为水泵叶片的位置，两个端点P1、P2与x轴夹角即为水泵叶片的姿态。
[0031]本专利技术是这样实现的，一种水泵叶片视觉定位系统，所述系统包括：
[0032]振动平台，位于振动平台上的水泵叶片；
[0033]振动平台上方的工业相机，工业相机与处理器通讯连接，处理器与振动平台通讯连接；
[0034]工业相机用于采集水泵叶片的图像，并发送至处理器，处理器上述水泵叶片视觉定位方法获取待抓取水泵叶片的正面位姿。
[0035]进一步的，若水泵叶片为反面时，则控制器控制振动平台进行振动。
[0036]本专利技术通过对水泵叶片的几何结构进行分析，根据多种水泵叶片的共性，建立了水泵叶片正、反面和前后端的处理方法，最终给出了水泵叶片的位姿。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例提供的水泵叶片的实物图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的背板光源的照明方式下的水泵叶片图像；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的叶片磨具图；
[0040]图4为本专利技术实施例提供的二值化处理后的水泵叶片图像；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的水泵叶片端点确定示意图；
[0042]图6为本专利技术实施例提供的基于面积分割的水泵叶片前后端识别示意图；
[0043]图7为本专利技术实施例提供的水泵叶片正反面判断中直线建立示意图；
[0044]图8为本专利技术实施例提供的水泵叶片正反面识别示意图；
[0045]图9为本专利技术实施例提供的水泵叶片视觉定位方法流程图。
具体实施方式
[0046]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0047]图9为本专利技术实施例提供的叶片视觉定位方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
[0048]S1、通过背板光源的照明方式采集的水泵叶片图像；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：S1、通过背板光源的照明方式采集振动平台上的水泵叶片的图像；S2、提取水泵叶片图像中的水泵叶片；S3、识别水泵叶片的前端及后端，进而识别水泵叶片正、反面，输出正面水泵叶片的位姿。2.如权利要求1所述水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，水泵叶片的提取过程具体如下：S21、对水泵叶片图像依次进行滤波和二值化处理，输出水泵叶片图像1；S22、对水泵叶片图像1中的线段进行最小外接矩形拟合，将拟合形成的最小外接矩形与设定矩形进行比较，若最小外接矩形的面积、长度及宽度均位于设定矩形的面积、长度及宽度的允许偏差范围内，则认定最小外接矩形对应的线段为水泵叶片。3.如权利要求1所述水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，水泵叶片的前端及后端的识别方法具体如下：S31、对提取到的水泵叶片进行椭圆拟合及最小外接矩形拟合，确定拟合椭圆的中心；S32、计算椭圆中心距最小外接矩形四个端点的距离，最小距离对应的端点即为水泵叶片的一个端点；S33、根据最小外接矩形的长度或宽度确定水泵叶片的另一个端点；S34、基于面积分割识别水泵叶片的前端及后端。4.如权利要求3所述水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，通过直线K连接水泵叶片的两个端点，确定两端点所在直线段的中点，获取过该中点且垂直直线K的直线K1；直线K1将水泵叶片的包围区域分成两个子包围区域，分别计算两个子包围区域的面积，大面积或小面积对应的端即为水泵叶片的前端，另外一端即为后端。5.如权利要求3所述水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，水泵叶片的正、反面识别方法具体如下：获取直线K1与水泵叶片曲线的交点P0，基于前端点与直线K1的位置关系，交点P0与直线K的关系及直线K的斜率k判断当前待识别水泵叶片的正、反面。6.如权利要求5所述水泵叶片视觉定位方法，其特征在于，计算直线K、直线K1的斜率k、k1，进而获取直线K及直线K1的直线方程，直线K、直线K1的直线方程为：y
‑
kx
‑
(p
1y
‑
kp
1x
)＝0y
‑
k1x
‑
(p
0y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昌军，赵立军，曹雏清，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：