一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置及方法


[0001]本专利技术涉及机器人应用领域中的一种轴孔装配技术，尤其是涉及了一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置及方法
。

技术介绍

[0002]工业机器人具有的重复性定位精度高
、
灵活度高和可靠性高等特点，使其成为智能制造中不可或缺的重要组成部分，并且在视觉感知
、
力传感等的辅助下可完成复杂的制造任务
。
在智能制造中，轴孔装配是常见且重要的制造环节，要实现高效的轴孔装配，对目标的椭圆轮廓进行准确识别是进行高效装配的前提，实现快速
、
准确的椭圆识别是机器人抓取
、
机器人轴孔装配等应用中需要解决的关键共性问题
。
目前比较流行的椭圆识别方法主要包括基于霍夫变换的椭圆识别方法和基于边沿追踪的椭圆识别方法
。
[0003]基于霍夫变换的椭圆识别方法的主要思想是通过霍夫变换构造关于椭圆的五维参数空间，并通过参数空间中累加器的局部最大值来确定椭圆的参数
。<br/>标准的霍夫变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置，其特征在于：包括轴孔装配系统
(1)、
图像预处理系统
(2)
和目标识别控制系统
(3)
；轴孔装配系统
(1)
分别与图像预处理系统
(2)
和目标识别控制系统
(3)
连接，图像预处理系统
(2)
和目标识别控制系统
(3)
之间连接
。2.
根据权利要求1所述的一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置，其特征在于：所述的轴孔装配系统
(1)
包括机器人控制器
(4)、
工业机器人本体
(5)、
电动夹爪
(6)
和相机
(7)
；电动夹爪
(6)
和相机
(7)
均固定安装在工业机器人本体
(5)
的末端执行器上，机器人控制器
(4)
分别与工业机器人本体
(5)
和电动夹爪
(6)
连接，机器人控制器
(4)
和目标识别控制系统
(3)
中的机器人运动控制模块
(19)
连接；所述的图像预处理系统
(2)
包括图像采集模块
(8)、
边沿检测模块
(9)
和直线逼近模块
(10)
，图像采集模块
(8)
的一端和直线逼近模块
(10)
的一端之间通过边沿检测模块
(9)
连接；图像采集模块
(8)
的另一端和轴孔装配系统
(1)
的相机
(7)
连接，直线逼近模块
(10)
的另一端与目标识别控制系统
(3)
中的优秀弧段筛选模块
(11)
连接
。3.
根据权利要求1所述的一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配装置，其特征在于：所述的目标识别控制系统
(3)
包括优秀弧段筛选模块
(11)、
受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)、
椭圆拟合验证模块
(13)、
两段弧组合拟合验证模块
(14)、
基于坎迪定理约束的弧对筛选模块
(15)、
三四段弧组合拟合验证模块
(16)、
椭圆聚类识别模块
(17)、
目标定位对准模块
(18)
和机器人运动控制模块
(19)
；图像预处理系统
(2)
的直线逼近模块
(10)
与优秀弧段筛选模块
(11)
的一端连接；优秀弧段筛选模块
(11)
的另一端分别与受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
和椭圆拟合验证模块
(13)
的输入端连接，椭圆拟合验证模块
(13)
的输出端分别与受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
和椭圆聚类识别模块
(17)
的输入端连接，受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
的输出端分别与两段弧组合拟合验证模块
(14)
和基于坎迪定理约束的弧对筛选模块
(15)
的输入端连接，基于坎迪定理约束的弧对筛选模块
(15)
的输出端和两段弧组合拟合验证模块
(14)
的输入端连接，两段弧组合拟合验证模块
(14)
的输出端分别与三四段弧组合拟合验证模块
(16)
以及椭圆聚类识别模块
(17)
的输入端连接，三四段弧组合拟合验证模块
(16)
的输入端和椭圆聚类识别模块
(17)
的输入端连接，椭圆聚类识别模块
(17)
的输出端通过目标定位对准模块
(18)
与机器人运动控制模块
(19)
连接；机器人运动控制模块
(19)
和轴孔装配系统
(1)
的机器人控制器
(4)
之间连接
。4.
一种应用于权利要求1‑3任一所述装置的基于坎迪定理的机器人轴孔装配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1、
将机器人轴孔装配装置进行组装，组装完成后使用固定在工业机器人本体
(5)
末端的相机
(7)
实时获取目标装配件
(21)
的椭圆轮廓图像，并将图像发送给图像预处理系统
(2)
；步骤
S2、
在图像预处理系统
(2)
中，首先通过图像采集模块
(8)
获取目标装配件
(21)
的图像数据，然后通过边沿检测模块
(9)
对图像数据进行处理以获取初始的边沿轮廓，最后通过直线逼近模块
(10)
对边沿轮廓进行无分支轮廓逼近得到若干条轮廓弧段，利用多个分割点将每个轮廓弧段均分为
n
段弧线单元，并从所有的轮廓弧段中筛选出有效弧段；步骤
S3、
目标识别控制系统
(3)
对有效弧段进行处理，得到目标装配件
(21)
的位置信
息，然后将目标装配件
(21)
的位置信息传输到机器人控制器
(4)
中，进而通过机器人控制器
(4)
控制工业机器人本体
(5)
末端运动，完成机器人轴孔装配任务
。5.
根据权利要求4所述的一种基于坎迪定理的机器人轴孔装配方法，其特征在于：所述步骤
S3
中获得位置信息以及对准信息的具体方法为：步骤
S3.1、
在目标识别控制系统
(3)
中，优秀弧段筛选模块
(11)
接收步骤
S2
筛选出的有效弧段，优秀弧段筛选模块
(11)
将所有的有效弧段进行两两组合，获得若干组有效弧段对，并对有效弧段对进行判定：若有效弧段对判定为优秀弧段对，则该有效弧段对进入椭圆拟合验证模块
(13)
，并进入步骤
S3.2
；若有效弧段对判定为非优秀弧段对，则该有效弧段对进入受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
，并进入步骤
S3.3
；步骤
S3.2、
椭圆拟合验证模块
(13)
接收优秀弧段筛选模块
(11)
筛选出的优秀弧段对，并使用直接最小二乘法对优秀弧段对进行椭圆拟合验证：若优秀弧段对拟合成功，则优秀弧段对验证通过，该优秀弧段对进入椭圆聚类识别模块
(17)
，并进入步骤
3.7
；若优秀弧段对拟合失败，则优秀弧段对验证未通过，该优秀弧段对进入受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
，并进入步骤
S3.3
；步骤
S3.3、
受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
接收非优秀弧段对以及验证未通过的优秀弧段对，首先，受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
对所有接收的有效弧段对进行筛选，得到约束弧段对；接着，受约束的简单多边形约束弧对筛选模块
(12)
对筛选出的约束弧段对进行判断：若约束弧段对判定为收敛弧段对，则该约束弧段对进入两段弧组合拟合验证模块
(14)
，并进入步骤
S3.5
；若约束弧段对判定为非收敛弧段对，则该弧段进入基于坎迪定理约束的弧对筛选模块
(15)
，并进入步骤
S3.4
；步骤
S3.4、
基于坎迪定理约束的弧对筛选模块
(15)
接收非收敛弧段对并对非收敛弧段对进行判断：若非收敛弧段对验证通过，则该非收敛弧段对进入两段弧组合拟合验证模块
(14)
，并进入步骤
3.5
；否则，该将非收敛弧段对剔除；步骤
S3.5、
两段弧组合拟合验证模块
(14)
接收收敛弧段对以及验证通过的非收敛弧段对，两段弧组合拟合验证模块
(14)
对所有接收的弧段对进行判断：若弧段对判定为标准弧段对，则该弧段对进入椭圆聚类识别模块
(17)
，并进入步骤
S3.7
；若弧段对判定为非标准弧段对，则该弧段对进入三四段弧组合拟合验证模块
(16)
，并进入步骤
S3.6
；步骤
S3.6、
三四段弧组合拟合验证模块
(16)
接收非标准弧段对并对非标准弧段对进行判断：若非标准弧段对验证通过，则该非标准弧段对进入椭圆聚类识别模块
(17)
，并进入步
骤
3.7
；否则，该将非标准弧段对剔除；步骤
S3.7、
椭圆聚类识别模块
(17)
接收验证通过的优秀弧段对
、
标准弧段对以及验证通过的非标准弧段，椭圆聚类识别模块
(17)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩政，李炳辰，方休俊，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：