一種用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)量是七大物理基本量之一，砝碼是一種復(fù)現(xiàn)質(zhì)量值的實(shí)物量具，被廣泛應(yīng)用于各部門(mén)。砝碼的計(jì)量檢定工作是通過(guò)衡量?jī)x器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砝碼和被檢砝碼進(jìn)行稱量比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它直接關(guān)系到質(zhì)量量值傳遞的準(zhǔn)確性和一致性。在現(xiàn)有的砝碼檢定技術(shù)中，砝碼裝卸通常是采用人工定位、手動(dòng)搬運(yùn)來(lái)進(jìn)行的，需要耗費(fèi)檢定人員大量體力勞動(dòng)，效率低下，而且由于人為的誤操作，可能會(huì)對(duì)衡器設(shè)備產(chǎn)生傷害。因此，人工定位和手動(dòng)搬運(yùn)砝碼無(wú)法精確保證檢定工作的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法，能夠改善定位精度，提高砝碼搬運(yùn)效率，降低人力成本并避免對(duì)衡器產(chǎn)生的沖擊危害。該雙目視覺(jué)機(jī)器手包括砝碼專用夾具以及安裝在固定支撐上的2個(gè)攝像頭。所述方法包括:
[0004]一種用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法，包括如下步驟:
[0005]步驟SI,對(duì)攝像頭進(jìn)行定標(biāo)并確定特征模板；
[0006]步驟S2，所述攝像頭采集衡器定心盤(pán)、待檢砝碼和機(jī)械手末端夾具的圖像，并在得到的圖像中尋找與所述特征模板匹配的特征圖形；
[0007]步驟S3，計(jì)算所述特征圖形在像素坐標(biāo)系下的位置，并轉(zhuǎn)換為機(jī)械手系統(tǒng)固定坐標(biāo)系下的位置；
[0008]步驟S4,根據(jù)機(jī)械手末端夾具的位置和待檢砝碼的位置生成規(guī)劃路徑一，所述機(jī)械手按該路徑一完成夾持待檢砝碼工作；
[0009]步驟S5，根據(jù)待檢砝碼位置和衡器定心盤(pán)的位置生成規(guī)劃路徑二，所述機(jī)械手按該路徑二將待檢砝碼移動(dòng)至衡器定心盤(pán)的目標(biāo)點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟I的具體過(guò)程包括:
[0011]提供標(biāo)定板，所述標(biāo)定板具有與所述衡器定心盤(pán)、待檢砝碼、機(jī)械手末端夾具相同的特征圖形；
[0012]通過(guò)裝配定位確定所述標(biāo)定板及其上的特征圖形在所述機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置；
[0013]所述攝像頭采集標(biāo)定板的圖像，制作所述特征模板；
[0014]根據(jù)所述標(biāo)定板上的特征圖形在所述機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置以及在各攝像頭的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，確定所述攝像頭的坐標(biāo)系統(tǒng)與所述機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)的映射關(guān)系O
[0015]進(jìn)一步，所述步驟2中，所述衡器定心盤(pán)圖像、待檢砝碼圖像和機(jī)械手末端夾具圖像均為二維圖像；所述特征圖形定位點(diǎn)位于所述衡器定心盤(pán)的圓心點(diǎn)、待檢砝碼提鈕上表面的圓心點(diǎn)和機(jī)械手末端夾具對(duì)稱中心點(diǎn)。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟4的具體過(guò)程為:
[0017]所述測(cè)量機(jī)械手末端夾具在機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的位置(X1, Y1, Z1)，測(cè)量待檢砝碼在機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的位置(x2，\，Z2)，將機(jī)械手末端夾具的位置和待檢砝碼的位置作為目標(biāo)點(diǎn)加以記錄，完成目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量；
[0018]根據(jù)各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，按照預(yù)定的算法生成規(guī)劃路徑，該預(yù)定算法可以是本領(lǐng)域各種適當(dāng)類型的算法；
[0019]根據(jù)生成的規(guī)劃路徑一計(jì)算出機(jī)械手的每個(gè)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并以此將機(jī)械手準(zhǔn)確的移動(dòng)至待檢砝碼的工位，進(jìn)行夾持工作。
[0020]進(jìn)一步，所述步驟5的具體過(guò)程為:
[0021]所述衡器定心盤(pán)在機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的位置(X3，Y3, Z3)，測(cè)量待檢砝碼在機(jī)械手的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的位置(x4，Y4, Z4)，將衡器定心盤(pán)的位置和待檢砝碼的位置作為目標(biāo)點(diǎn)加以記錄，完成目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量；
[0022]根據(jù)各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，按照預(yù)定的算法生成規(guī)劃路徑，該預(yù)定算法可以是本領(lǐng)域各種適當(dāng)類型的算法；
[0023]根據(jù)生成的規(guī)劃路徑二計(jì)算出機(jī)械手的每個(gè)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并以此將待檢砝碼準(zhǔn)確的移動(dòng)至衡器定心盤(pán)的中心點(diǎn)位置，開(kāi)始檢定工作。
[0024]進(jìn)一步，所述步驟4-5中，路徑一的目標(biāo)點(diǎn)包括待檢砝碼工位坐標(biāo)和機(jī)械手末端夾具的中心坐標(biāo)，所述路徑二的目標(biāo)點(diǎn)包括衡器定心盤(pán)坐標(biāo)和待檢砝碼工位坐標(biāo)。
[0025]進(jìn)一步，還包括根據(jù)砝碼3的實(shí)際移動(dòng)效果，對(duì)各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的位置進(jìn)行微調(diào)補(bǔ)償。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明實(shí)施例的用于砝碼檢定的自動(dòng)定位和移動(dòng)方法中，采用2個(gè)攝像頭采集衡器定心盤(pán)圖像、待檢砝碼圖像、機(jī)械手末端夾具圖像，并尋找圖像上的特征圖形，以此來(lái)對(duì)衡器定心盤(pán)、待檢砝碼、機(jī)械手末端夾具進(jìn)行定位，從而控制機(jī)械手精確地對(duì)砝碼進(jìn)行移動(dòng)和夾持，有利于提高檢定效率，降低檢定人員勞動(dòng)成本，避免由人為誤操作而引起的對(duì)衡器設(shè)備的沖擊危害。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法的流程示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的雙目視覺(jué)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中，1-衡器外罩；2_衡器定心盤(pán)；3-砝碼；4_機(jī)械手；5-夾具；6_攝像頭；7-攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]參考圖1，本實(shí)施例的用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法包括以下步驟:
[0033]步驟SI，對(duì)所述攝像頭進(jìn)行定標(biāo)并確定特征模板；
[0034]步驟S2，所述攝像頭采集衡器定心盤(pán)、待檢砝碼和機(jī)械手末端夾具圖像，并在得到的圖像中尋找與所述特征模板匹配的特征圖形；
[0035]步驟S3，計(jì)算特征圖形在像素坐標(biāo)系下的位置，并轉(zhuǎn)換為機(jī)械手系統(tǒng)固定坐標(biāo)系下的位置；
[0036]步驟S4，根據(jù)機(jī)械手末端夾具的位置和待檢砝碼的位置生成規(guī)劃路徑1，所述機(jī)械手按該路徑I完成夾持待檢砝碼工作；
[0037]步驟S5，根據(jù)待檢砝碼位置和衡器定心盤(pán)的位置生成規(guī)劃路徑2，所述機(jī)械手按該路徑2將待檢砝碼移動(dòng)至衡器定心盤(pán)目標(biāo)點(diǎn)。
[0038]參考圖1，圖2所示出了本實(shí)施例的雙目視覺(jué)機(jī)器人，該機(jī)器人包括:衡器外罩I ;衡器定心盤(pán)2、砝碼3 ;機(jī)械手4 ;安裝在機(jī)械手上的夾具5 ;安裝在固定支撐8上的攝像頭6和攝像頭7。
[0039]機(jī)械手4可以是各種適當(dāng)類型的機(jī)械手，作為一個(gè)非限制性的例子，本實(shí)施例中采用的是直角坐標(biāo)型機(jī)械手，具有三個(gè)相互垂直的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的軌道機(jī)構(gòu)。夾具5可以是各種適當(dāng)類型的夾具，作為一個(gè)非限制性的例子，本實(shí)施例的夾具5為兩支回轉(zhuǎn)型夾持器，用以?shī)A持砝碼。攝像頭6和攝像頭7可以是各種適當(dāng)類型的攝像頭，本實(shí)施例中優(yōu)選高像素工業(yè)相機(jī)。
[0040]下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本實(shí)施例的用于砝碼檢定的雙目視覺(jué)機(jī)械手自動(dòng)定位和移動(dòng)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0041]首先執(zhí)行步驟SI，對(duì)攝像頭6和攝像頭7進(jìn)行定標(biāo)并確定特征模板。
[0042]具體而言，首先提供標(biāo)定板，該標(biāo)定板具有與衡器定心盤(pán)2、待檢砝碼3、機(jī)械手末端夾具5相同的特征圖形，也即標(biāo)定板的尺寸與衡器定心盤(pán)2、待檢砝碼3、機(jī)械手末端夾具5相同，其上具有的特征圖形的形狀、位置等也和衡器定心盤(pán)、待檢砝碼、機(jī)械手末端夾具相同。
[0043]之后，通過(guò)裝配定位等方式得到標(biāo)定板在機(jī)械手4的坐標(biāo)系統(tǒng)(X，Y，Z)中的位置，并計(jì)算確定標(biāo)定板上的3個(gè)特征圖形在機(jī)械手4的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置。
[0044]接下來(lái)，驅(qū)動(dòng)攝像頭6和攝像頭7采集標(biāo)定板的圖像，并根據(jù)采集到的標(biāo)定板的圖像制作特征模板，該特征模板中包含有特征圖形的位置、圖案等相關(guān)信息。
[0045]之后，根據(jù)標(biāo)定板上的特征圖形在機(jī)械手4的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置以及對(duì)應(yīng)的特征圖形在攝像頭6和攝像頭7的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，確定攝像頭6和攝像頭7的坐標(biāo)系統(tǒng)與機(jī)械手4的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的映射關(guān)系。另外，還可以將攝像頭6和攝像頭7在機(jī)械手4的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置記錄下來(lái)，完成對(duì)相機(jī)的定標(biāo)。
[0046]執(zhí)行步驟S2，所述攝像頭采集衡器定心盤(pán)2、待檢砝碼3和機(jī)械手末端夾具5圖像，并在得到的圖像中尋找與所述特征模板匹