基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，視覺定位算法無法滿足工業(yè)上對(duì)實(shí)時(shí)性和精確性的要求。其核心算法采用霍夫變換來檢測(cè)圓形，但是對(duì)于大分辨率(如=2592x1944)，成功檢測(cè)一次需時(shí)間較長(zhǎng)、且穩(wěn)定性不高。
[0003]同時(shí)現(xiàn)有視覺定位算法還存在如下問題:
[0004]1、由于攝像機(jī)光軸與被測(cè)物體不共線時(shí)鏡頭畸變對(duì)圖像處理的影響較大；
[0005]2、攝像機(jī)不能完全采集到待定位目標(biāo)的圖像；
[0006]3、光照對(duì)圖像處理的影響較大；
[0007]4、待定位目標(biāo)成像后形狀不規(guī)則的問題。
[0008]參考文獻(xiàn):陳柏生，一種二值圖像連通區(qū)域標(biāo)記的新方法，一種二值圖像連通區(qū)域標(biāo)記的新方法，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用2006.25:46?47。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有視覺定位算法的缺陷，提供一種基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視覺識(shí)別的實(shí)時(shí)性、精確性和穩(wěn)定性。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明提供一種基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別系統(tǒng)，包括視覺系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人，所述視覺系統(tǒng)包括攝像機(jī)和視覺測(cè)量系統(tǒng)；所述攝像機(jī)采集圖像；所述視覺測(cè)量系統(tǒng)接收所述圖像，經(jīng)圖像處理、圖像分析得到位姿結(jié)果，并將位姿結(jié)果發(fā)送到所述機(jī)器人控制系統(tǒng)；所述機(jī)器人控制系統(tǒng)根據(jù)位姿結(jié)果驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人。
[0012]一些實(shí)施例中，所述視覺測(cè)量系統(tǒng)包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、圖像分析模塊、誤差識(shí)別模塊；所述圖像采集模塊，用于采集圖像；所述圖像處理模塊，用于處理采集的圖像、并獲得與背景分離的圖像；所述圖像分析模塊，用于分析分離的圖像、并獲得待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度；所述誤差識(shí)別模塊，用于比較待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度，并判斷識(shí)別是否滿足誤差要求。
[0013]一些實(shí)施例中，所述圖像處理模塊包括二值化單元、連通域分割單元，從而獲得與背景分離的圖像。
[0014]一些實(shí)施例中，所述圖像模塊，包括連通域搜索單元、特征點(diǎn)匹配單元，從而獲得待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度。
[0015]一些實(shí)施例中，所述誤差識(shí)別模塊，比較待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度與標(biāo)準(zhǔn)待定姿目標(biāo)的特征、位置和旋轉(zhuǎn)角度，判斷識(shí)別是否滿足誤差要求。
[0016]本發(fā)明還提供一種基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別方法，包括步驟，S1、通過二值化使特征孔和目標(biāo)孔與背景分離；S2、通過搜索連通區(qū)域獲得所述特征孔；S3、檢測(cè)所述特征孔分布是否為圓，剔除無用的點(diǎn)；S4、將三個(gè)以上的特征孔中心位置通過最小二乘法擬合成一個(gè)圓；S5、數(shù)據(jù)采集，并按照閥值進(jìn)行二值化，獲得鏈碼；S6、通過相鄰點(diǎn)過濾所述鏈碼上的雜點(diǎn)，使鏈碼連續(xù)；S7、對(duì)鏈碼進(jìn)行分組，獲得可靠組，并將角度數(shù)據(jù)取平均值，獲得減速器旋轉(zhuǎn)角度D。
[0017]一些實(shí)施例中，所述圓的圓心C為減速器的中心，半徑為特征孔圓形分布的半徑；所述數(shù)據(jù)采集的區(qū)域?yàn)橐詧A心C為圓心，半徑為目標(biāo)孔圓形分布的半徑與特征孔圓形分布的半徑之和。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別方法和系統(tǒng)，采用二次定位方案，減少由于攝像機(jī)光軸與被測(cè)物體不共線時(shí)鏡頭畸變對(duì)圖像處理的影響；采用間接測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)不能完全采集到待定位目標(biāo)的精確定位；采用動(dòng)態(tài)閾值進(jìn)行二值化處理，減少光照對(duì)圖像處理的影響；采用連通域搜索定位目標(biāo)，解決目標(biāo)成像后形狀不規(guī)則的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的視覺測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提出一種基于單目視覺的機(jī)器人關(guān)鍵件位姿識(shí)別系統(tǒng)，包括視覺系統(tǒng)1、機(jī)器人控制系統(tǒng)2、機(jī)器人3，所述視覺系統(tǒng)I包括攝像機(jī)11和視覺測(cè)量系統(tǒng)12。
[0024]所述關(guān)鍵件為底座和一軸減速器；機(jī)器人控制系統(tǒng)2為機(jī)器人RC控制器。本發(fā)明視覺系統(tǒng)具體包括工業(yè)相機(jī)、恒光源、視覺處理器、交換機(jī)、機(jī)器人、機(jī)器人RC控制器、抓手、快換裝置；其中，工業(yè)相機(jī)、恒光源、視覺處理器組成視覺測(cè)量系統(tǒng)，視覺處理器嵌入到機(jī)器人控制柜中，相機(jī)、視覺處理器和機(jī)器人RC控制器之間通過交換機(jī)進(jìn)行通信。
[0025]所述攝像機(jī)11采集圖像；所述視覺測(cè)量系統(tǒng)12接收所述圖像，經(jīng)圖像處理、圖像分析得到位姿結(jié)果，并將位姿結(jié)果發(fā)送到所述機(jī)器人控制系統(tǒng)2 ;所述機(jī)器人控制系統(tǒng)2根據(jù)位姿結(jié)果驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人3，完成視覺裝配。
[0026]第I實(shí)施例
[0027]如圖2所示，本發(fā)明第I實(shí)施例中，所述視覺測(cè)量系統(tǒng)12包括圖像采集模塊121、圖像處理模塊122、圖像分析模塊123、誤差識(shí)別模塊124。
[0028]其中，
[0029]所述圖像采集模塊121，用于采集圖像。
[0030]所述圖像處理模塊122，用于處理采集的圖像、并獲得與背景分離的圖像。
[0031]所述圖像分析模塊123，用于分析分離的圖像、并獲得待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度。
[0032]所述誤差識(shí)別模塊124，用于比較待定姿目標(biāo)的位置和旋轉(zhuǎn)角度，并判斷識(shí)別是否滿足誤差要求。
[0033]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述圖像處理模塊包括二值化單元、連通域分割單元，從而獲得與背景分離的圖像。
[0034]所述圖像模塊，包括連通域搜索單元、特征點(diǎn)匹配單元，從而獲得待定姿目標(biāo)的位置和