一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114290016A(43)申请公布日2022.04.08(21)申请号202111571505.X(22)申请日2021.12.21(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街438号(72)发明人丁伟利李迁迁华长春刘国庆(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人张建(51)Int.Cl.B23P19/00(2006.01)B23P19/10(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统及方法，属于智能制造技术领域，该系统包括工作台、标志物、机械臂、抓取双目采集模块、微调双目采集模块、处理模块，所述处理模块包括视觉控制模块和机械臂控制模块；该方法包括采集装配物整体位置图像；根据装配物位置图像和工作台中心位置，得到装配物粗定位位置，将装配物放置在工作台中心；采集标志物附近的装配物一角和标志物位置图像，得到装配物精定位位置，其中，所述装配物一角图像包括微调双目采集模块采集的左、右图像；根据装配物精定位位置，对装配物进行调整；完成装配物定位；本发明降低了木工家具装配中人力成本大的问题，提高了木工家具中板材的高精度定位精度。CN114290016ACN114290016A权利要求书1/3页1.一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统，其特征在于，包括：工作台，工作台颜色为纯色；标志物，安装在工作台角附近上表面，用于装配系统位置的校准；机械臂，固定于工作台上一侧，用于抓取、移动装配物；抓取双目采集模块，安装在工作台上方，用于采集装配物整体图像；微调双目采集模块，设置在标志物上方，用于采集标志物附近的装配物一角和标志物位置图像；处理模块，所述处理模块包括视觉控制模块和机械臂控制模块，其中，所述视觉控制模块，用于接收抓取双目采集模块、微调双目采集模块采集的数据，将数据传送给机械臂控制模块，所述机械臂控制模块，用于控制机械臂运动。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统，其特征在于，所述视觉控制模块包括粗定位模块和精定位模块，其中：粗定位模块，用于接收抓取双目采集模块的数据，获得装配物粗定位位置，将装配物粗定位位置传送给机械臂控制模块，控制机械臂运动；精定位模块，用于接收微调双目采集模块的数据，获得装配物精定位位置，将装配物精定位位置传送给机械臂控制模块，控制机械臂运动。3.根据权利要求2所述的一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统，其特征在于，该系统还包括板材双层传送装置，设置在工作台侧面，所述板材双层传送装置的下层略高于工作台上表面，用于将装配物输送到工作台上。4.根据权利要求2或3所述的一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统，其特征在于，所述抓取双目采集模块和微调双目采集模块为双目相机。5.根据权利要求4所述的一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配系统，其特征在于，所述机械臂为至少四个自由度机械臂。6.一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配方法，其特征在于，该方法包括：采集装配物整体位置图像，其中，所述装配物整体位置图像包括抓取双目采集模块采集的左、右图像；根据装配物位置图像和工作台中心位置，得到装配物粗定位位置，将装配物放置在工作台中心；采集标志物附近的装配物一角和标志物位置图像，得到装配物精定位位置，其中，所述装配物一角图像包括微调双目采集模块采集的左、右图像；根据装配物精定位位置，对装配物进行调整；完成装配物定位。7.根据权利要求6所述的一种基于双目视差计算的木工家具高精度装配方法，其特征在于，所述采集装配物整体位置图像之后包括：对整体位置图像进行灰度转换、畸形校正和水平、垂直投影计算，得到工作台区域的坐标，方法如下：将装配物整体图像转化为灰度图像，并进行畸变校正，径向畸变调整公式如下：2CN114290016A权利要求书2/3页切向畸变调整公式如下：其中，k1、k2、p1、p2是相机内参，r是未矫正图像像素坐标系中像素点(x,y)与相机坐标系中坐标原点的距离；计算图像的水平和垂直投影，水平投影计算公式为：垂直投影计算公式为：其中，width、height分别为图像的宽、高，xij为像素点灰度值；计算投影的梯度：Diff(i)＝Sum(i+1)‑Sum(i)式中，Sum为投影值；从投影梯度数组的头尾开始进行遍历，当时Diff＞T，停止遍历，即认为该位置为工作台的边缘，得到工作台区域的坐标，记为pbench；获得装配物整体图像梯度幅值和方向，根据梯度幅值，设定阈值，得到图像显著边缘图，方法如下：梯度幅值公式：Gx