一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法.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CN111452036A(43)申请公布日2020.07.28(21)申请号201910210040.1(22)申请日2019.03.19(71)申请人北京伟景智能科技有限公司地址100094北京市海淀区北清路81号一区3号楼6层603(72)发明人董霄剑曾洪庆(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法(57)摘要基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法：用线激光双目测量方法测投到置物平台激光线的三维数据；线激光完整扫置物平台，用线激光双目测量方法得置物平台轮廓三维数据；依置物平台轮廓三维数据得轮廓带法线点云图；提前输入系统的工件三维模型转为带法线点云数据；对模型、场景带法线点云数据均匀采样；依采样点云数据算模型任意两点点对特征生成四维查找表；依采样场景点计算场景任意两点点对特征；用四维查找表找模型相似点对；相似点对选最优匹配；匹配结果后验使结果准确；控制系统依匹配结果控制机械臂移动并抓工件。本发明抗环境干扰强；能准确识别目标工件；算法简单、计算量小、实时性好、可靠性高，能适应繁杂工艺过程，有良好应用前景。CN111452036ACN111452036A权利要求书1/2页1.一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，包括：利用线激光双目测量方法测定投射到置物平台上激光扫描线的三维数据；线激光完整扫描置物平台，利用线激光双目测量方法得到置物平台完整的轮廓三维数据；根据获取的完整置物平台轮廓三维数据生成轮廓带法线的点云图；将提前输入到系统的工件三维模型转换为带有法线的点云数据；对模型、场景带有法线的点云数据进行均匀采样；根据采样的点云数据计算模型任意两点的点对特征，生成四维查找表；根据采样的场景点计算场景中任意两点的点对特征；通过四维查找表，得到模型中所有相似点对；对相似点对进行选择，选取最优匹配结果；对匹配结果进行后验，确保匹配结果准确性；控制系统根据匹配结果控制机械臂移动到置物平台相应位置并抓取工件。2.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述线激光双目测量方法包括：对双目相机进行立体标定；通过双目相机的左摄像头和右摄像头分别获取目标物体的左图像和右图像；对获取的左图像和右图像进行立体校正，使校正后的左图像和右图像行对准；对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对；根据线激光成像匹配点对得到左右图像视差，根据左右图像视差计算该激光线投射处的目标物体轮廓三维数据。3.根据权利要求2所述对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对，其特征在于，在匹配之前利用亚像素数值极值检测算法精确定位激光线的位置，所用亚像素数值极值检测算法可以是高斯近似、抛物线近似、质心算法、线性插值、数值微分滤波。4.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述线激光发射器及双目相机位置相对固定，所述线激光完整扫描置物平台的操作方式是匀速移动线激光发射器及双目相机，使线激光匀速扫描置物平台。5.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述法线的获取方式为：以点M为例，选取与M距离小于一定值的所有点，进行pca分解，特征值最小的特征向量即为法线。6.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述均匀采样包括：设定采样间隔Δd＝a*MinD，MinD为模型最大长度，a为小于1的常数，a越小采样间隔越小；计算点云最大最小尺寸，算法根据尺寸和采样间隔，计算采样后点云数量；根据每个点的坐标判断哪些点在一个体素单元内，及哪些点合并为一个点；计算每个体素内的所有点的中心点，即为采样后的点，法线为所有法线均值。7.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述根据采样的点云数据计算模型任意两点的点对特征、根据采样的场景点计算场景中任意两点的点对特征包括：利用点对特征表达式计算两点间点对特征，这是一个四维向量，其中，为两点距离，mr,ms为参考点和第二点，分别为两点法线。8.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述通过四维查找表，得到模型中所有相似点对包括：选择1/5的场景点作为参考点sr，使用flann算法求出与sr距离小于D的所有点，计算点对特征；通过四维查找表，得到模型中所有2CN111452036A权利要求书2/2页相似点对。9.根据权利要求1所述的基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，其特征在于，所述对相似点对进行选择，选取最优匹配结果包括：计算旋转角度，为二维表(m,α)投票，得票