一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法.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CN106934813A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201511023138.4(22)申请日2015.12.31(71)申请人沈阳高精数控智能技术股份有限公司地址110168辽宁省沈阳市东陵区南屏东路16-2号(72)发明人孙一兰朱良王品王诗宇郑飂默(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人徐丽(51)Int.Cl.G06T7/13(2017.01)G06T7/60(2017.01)B25J15/08(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法(57)摘要本发明涉及一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，包括以下步骤：通过固定的全局CCD摄像头，进行工件图像采集，并通过以太网接口，将工件图像信息传入机器人控制系统中；机器人控制系统对工件图像进行处理，获得工件位置矢量信息；机器人根据工件位置矢量信息，进行笛卡尔与关节坐标变换，实现末端手爪对工件进行定位夹取。本发明提供了一种工件位置信息计算方法，在对工件图像进行轮廓检测时，对已检测得到的所有图像进行轮廓区域筛选，删除孤立的、小段连续的边缘，剔除非目标轮廓，提高目标轮廓辨识精度；同时，在计算工件位置信息时，对工件长边进行判断，控制机器人抓取工件长边，避免机器人夹取短边可能导致的无法抓取，提高抓取效率。CN106934813ACN106934813A权利要求书1/3页1.一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，包括以下步骤：通过固定的全局CCD摄像头，进行工件图像采集，并通过以太网接口，将工件图像信息传入机器人控制系统中；机器人控制系统对工件图像进行处理，获得工件位置矢量信息；机器人根据工件位置矢量信息，进行笛卡尔与关节坐标变换，实现末端手爪对工件进行定位夹取。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述机器人控制系统对工件图像进行处理，获得工件位置矢量信息，包括以下步骤：对工件图像进行预处理；基于Canny算子对工件图像进行轮廓检测；根据得到的工件连续轮廓，计算工件最小外接矩形，确定工件质心；根据工件质心和主轴，对工件长边进行判断，并计算长边与水平轴的夹角；所述工件质心和夹角构成工件位置矢量信息(X,Y,γ)。3.根据权利要求2所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述对工件图像进行预处理，包括以下步骤：采用加权平均值法对工件彩色图像进行灰度处理；采用双边滤波方法对灰度值进行图像滤波；将图像灰度进行二值化处理。4.根据权利要求3所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述加权平均值法，具体为：通过下式将RGB赋予不同的权值，Gary＝WR×R+WG×G+WB×B其中，Gary为灰度化后的灰度值，WR为红色通道的权值，R代表红色，WG为绿色通道的权值，G代表绿色，WB为蓝色通道的权值，B代表蓝色。5.根据权利要求3所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述双边滤波通过下式进行滤波：-1hx(x)＝k∫∫f(ξ)c(ξ-x)s(f(ξ)-f(x))dξ其中，hx(x)为滤波后像素点的灰度值，f(ξ)为灰度值函数，c(ξ-x)为中心点与其邻域内点的空间相似度，s(f(ξ)-f(x))为中心点与其邻域内点的灰度相似度，ξ为中心点，k为归一化系数，其表达式如下，k(x)＝∫∫c(ξ-x)s(f(ξ)-f(x))dξ其中，k(x)是k的表达式。6.根据权利要求2所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述基于Canny算子对工件图像进行轮廓检测，包括以下步骤：通过高斯滤波器平滑图像，并对图像进行微分操作，计算得到图像梯度的方向和幅度；在图像梯度方向上搜索图像中可能的边缘点，并剔除噪声边缘点；再对检测得到的所有图像轮廓进行过滤，剔除非目标轮廓；通过计算图像中检测得到的边缘轮廓的面积和周长，筛选轮廓区域，删除孤立的、相对较小的连续的边缘，得到连续的工件轮廓。2CN106934813A权利要求书2/3页7.根据权利要求6所述的一种基于视觉定位的工业机器人工件抓取实现方法，其特征在于，所述通过高斯滤波器平滑图像，并对图像进行微分操作，具体为：其中，G(x,y)为二维高斯函数，σ为高斯函数的标准偏差，决定了高斯函数的宽度，(x，y)为像素的坐标点；某一方向n上，G(x，y)的一阶方向导数为：其中，n是方向矢量，▽G是梯度矢量，图像f(x,y)与Gn作卷积，同时改变n的方向，取Gn*f(x,y)最大时的n就正交与检测边缘的方向。8.根据权利要求6所述的一种基