一种视觉定位分拣方法
【专利摘要】本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种基于六自由度工业机器人视觉定位分拣方法，可应用在物流、装配生产线等行业。该方法可根据相机采集到的图像，利用图像处理技术和模式识别技术准确、快速获取待分拣工件的图像坐标系，并根据坐标转换技术将图像坐标系转换到机器人坐标系下的坐标，最后将坐标和工件类别信息灵活运用机械手工件按照类别摆放在指定位置。
【专利说明】一种视觉定位分拣方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种基于六自由度工业机器人视觉定位分拣方法，可应用在物流、装配生产线等行业。
【背景技术】
[0002]目前，工业机器人已大量应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业等领域中。现在工业中应用的机器人的工作方式大都采用示教再现，即通过示教编程存储起来的工作程序可重复进行预期工作，这样机器人到达目标点的位姿是固定的，每次的动作都是重复进行。这种示教再现的工作方式局限性很大，在对于一些物料摆放位置未知的情况下，工业机器人的使用受到了限制，特别是针对粘连在一起的工件，工业机器人在作业时很难准确的判断工件位置坐标、工件的类型，从而无法达到对工件进行分拣的目的。
[0003]本发明涉及的分拣区域中待分拣工件和工作台必须具有明显灰度差。
【发明内容】
[0004]为了克服【背景技术】中的缺陷，本发明提供了一种可准确获取多个粘连在一起的工件位置坐标、工件类型的视觉定位分拣方法。
[0005]本发明的具体技术方案是:
[0006]一种视觉定位分拣方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]1】获取所有待分拣工件在图像坐标系下的坐标值；其具体步骤是:
[0008]1.1】拍摄图片，对图片进行预处理，提取图片的感兴趣部分；
[0009]1.2】通过灰度阈值分割的方法，将图片处理为黑白图片，获取待分拣工件的图像；
[0010]1.3】在步骤1.2】的待分拣工件的图像中，利用最小外接圆法提取可包括所有待分拣工件的圆形图像轮廓，并获取圆形图像轮廓的中心点坐标；
[0011]1.4】根据步骤1.3】中的中心点坐标，选择圆形图像轮廓的最小外接正方形区域；
[0012]1.5】对步骤1.4】中的最小外接正方形区域进行全局扫描，确定所有待分拣工件的坐标；
[0013]2】将图像坐标系下的所有待分拣工件的坐标值转换到机器人坐标系下的坐标；
[0014]3】机械手基于机器人坐标系下的待分拣工件的坐标值，分别对待分拣工件进行拾取，将待分拣工件摆放到指定位置。
[0015]上述步骤1.5】的具体步骤是:
[0016]1.5.1】设定面积小于待分拣工件的正方形区域，对最小外接正方形进行全局扫描;
[0017]1.5.2】设定灰度阈值T，确定正方形区域是否为待检测工件；若正方形区域灰度阈值满足阈值T的要求，则认为正方形区域为待分拣工件并保留，否则舍弃；[0018]1.5.3】分别对保留的正方形区域中所有点坐标求平均值，确定每一待分拣工件的坐标。[0019]上述步骤2】采用二维转换的方法获得机器人坐标系下待分拣工件的坐标值。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021]1、本发明采用的方法可使机器人很好的适应环境，能够自主识别带分拣工件，进行任务操作，从而扩大了机器人在物流、装备生产线等行业的应用，在实现机器人的柔性化和智能化的前提下，提高机器人的生产效率和可靠性。
[0022]2、本发明采用最小外接圆法以及设定边长小于待检测工件的正方形区域，能够很好的识别粘连在一起的待分拣工件，并准确的获取待分拣工件的坐标。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的具体流程图。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供了一种可准确、快速的获取多个待分拣的工件位置坐标、工件类型的视觉定位分拣方法。
[0025]在采用本发明时，需要图像采集设备、工控机、显示器以及机器人本体组成。图像采集设备采用维工业相机，工控机以工控板为核心，以工控板和转接板组成的CPU模块将标准计算机扩展总线扩展于无源底板上，各模块连于无源底板，从而实现通过标准计算机扩展总线与工控主板进行数据交换实现相应模块的功能；工业相机与工控机的通讯采用以太网通讯，显示器采用普通显示器。
[0026]工作时，工业相机采集到的图像，利用图像处理技术和模式识别技术准确、快速提取待分拣工件在图像坐标系下的坐标值，并根据坐标转换技术将图像坐标转换到机器人坐标系下的坐标，最后将坐标和工件类别信息灵活发送至工控机，工控机控制机器人准确将待分拣工件进行拾取。
[0027]本发明的具体方法是:
[0028]步骤I】利用工业相机拍照，对拍摄的图片进行处理，并最终获取所有待分拣工件在图像坐标系下的坐标值(X1, Y1)；
[0029]该步骤的具体是:
[0030]步骤1.1】拍摄图片，对图片进行预处理，提取图片的感兴趣部分；在该步骤中本发明采用的预处理方法是金字塔图像分割方法，将实际图像缩小得到图片感兴趣的部分；
[0031]步骤1.2】通过灰度阈值分割的方法，将图片处理为黑白图片，获取待分拣工件的图像；
[0032]步骤1.3】在步骤1.2】的待分拣工件的图像中，利用最小外接圆法提取可包括所有待分拣工件的圆形图像轮廓，并获取圆形图像轮廓的中心点坐标(X，Y)；
[0033]步骤1.4】根据步骤1.3】中的中心点坐标(X，Y)，选择圆形图像轮廓的最小外接正方形区域；
[0034]步骤1.5】对步骤1.4】中的最小外接正方形区域进行全局扫描，确定所有待分拣工件的坐标；[0035]该步骤具体是:
[0036]步骤1.5.1】设定面积小于待分拣工件的正方形区域，对最小外接正方形进行全局扫描;
[0037]步骤1.5.2】设定灰度阈值T，确定正方形区域是否为待检测工件；若正方形区域灰度满足阈值T的要求，则认为正方形区域为待分拣工件并保留，否则舍弃；
[0038]步骤1.5.3】分别对保留的正方形区域求取中心点，确定每一个待分拣工件的坐标(X1, Y1X
[0039]步骤2】采用二维转换的方法将图像坐标系下的所有待分拣工件的坐标值(X1, Y1)转换到机器人坐标系下的坐标值(X2，Y2)。
[0040]该步骤的具体计算关系式如下:
【权利要求】
1.一种视觉定位分拣方法，其特征在于，包括以下步骤: I】获取所有待分拣工件在图像坐标系下的坐标值； 1.1】拍摄图片，对图片进行预处理，提取图片的感兴趣部分； 1.2】通过灰度阈值分割的方法，将图片处理为黑白图片，获取待分拣工件的图像； 1.3】在步骤1.2】的待分拣工件的图像中，利用最小外接圆法提取可包括所有待分拣工件的圆形图像轮廓，并获取圆形图像轮廓的中心点坐标； 1.4】根据步骤1.3】中的中心点坐标，选择圆形图像轮廓的最小外接正方形区域；1.5】对步骤1.4】中的最小外接正方形区域进行全局扫描，确定所有待分拣工件的坐标； 2】将图像坐标系下的所有待分拣工件的坐标值转换到机器人坐标系下的坐标； 3】机械手基于机器人坐标系下的待分拣工件的坐标值，分别对待分拣工件进行拾取，将待分拣工件摆放到指定位置。
2.根据权利要求书I所述的视觉定位分拣方法，其特征在于:所述步骤1.5】的具体步骤是: 1.5.1】设定面积小于待分拣工件的正方形区域，对最小外接正方形进行全局扫描；1.5.2]设定灰度阈值T，确定正方形区域是否为待检测工件；若正方形区域灰度阈值满足阈值T的要求，则认为正方形区域为待分拣工件并保留，否则舍弃；`1.5.3】分别对保留的正方形区域中所有点坐标求平均值，确定每一待分拣工件的坐标。
3.根据权利要求书I或2所述的视觉定位分拣方法，其特征在于:所述步骤2】采用二维转换的方法获得机器人坐标系下待分拣工件的坐标值。
【文档编号】B25J13/08GK103706571SQ201310744852
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】张栋栋, 郭静, 罗华, 燕小强 申请人:西安航天精密机电研究所