一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法及系统与流程

本发明涉及机器人装配领域，尤其涉及一种基于视觉引导的双臂机器人方法及装配系统。

背景技术：

3c产业的迅速发展带动其需求迅速增长，急需实现产业自动化。由于3c零件种类多、体积小而难以定位，自动化装配机具挑战。目前采取的技术手段为：使用定制的自动化设备；使用传统机器人搭配特别设计的夹具，但是这些“定制”难以适应3c产品的更新速度。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高灵活度和协作性的一种基于视觉引导的双臂机器人方法及装配系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法，包括以下步骤：

启动机器人控制器

同时启动2个摄像头，判断是否存在零件，若是，则对零件进行定位并进行抓取；反之，则继续等待；

运行双臂机器人对抓取的物体进行装配。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的进一步改进，所述的零件进行定位，其具体包括：

通过棋盘法对视觉系统进行校准；

通过摄像头采集目标图像，并通过视觉系统对目标图像进行处理，得到二维坐标，并进而求得由摄像头坐标原点指向零件的空间直线；

对准获得的空间直线的方向进行测距，得到零件的距离参数；

得到的空间直线与得到的距离参数合成后进一步换算到双臂机器人的参考坐标系中，得到零件的空间三维坐标，完成定位。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的进一步改进，还包括：

在装配过程中，实时将视觉系统检测到的图像将会与标准的图像对比，若对比结果显示装配不正确，双臂机器人将马上停止。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的进一步改进，还包括：

当上料区识别不到待抓取的零件时，双臂机器人将停止直到识别到零件。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的进一步改进，还包括：

在装配过程中始终用视觉系统跟踪双臂机器人末端，通过机器人末端位置判断机器人的末端是否有定位问题或者是否需要校准视觉系统，若是，则停止工作并进行校准。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统，包括：

启动模块，用于启动机器人控制器；

识别定位模块，用于同时启动2个摄像头，判断是否存在零件，若是，则对零件进行定位并进行抓取；反之，则继续等待；

装配模块，用于运行双臂机器人对抓取的物体进行装配。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统的进一步改进，所述的识别定位模块具体包括：

校准模块，用于通过棋盘法对视觉系统进行校准；

图像处理模块，用于通过摄像头采集目标图像，并通过视觉系统对目标图像进行处理，得到二维坐标，并进而求得由摄像头坐标原点指向零件的空间直线；

测距模块，用于对准获得的空间直线的方向进行测距，得到零件的距离参数；

坐标转换模块，用于得到的空间直线与得到的距离参数合成后进一步换算到双臂机器人的参考坐标系中，得到零件的空间三维坐标，完成定位。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统的进一步改进，还包括：

实时对比模块，用于在装配过程中，实时将视觉系统检测到的图像将会与标准的图像对比，若对比结果显示装配不正确，双臂机器人将马上停止。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统的进一步改进，还包括：

等待模块，用于当上料区识别不到待抓取的零件时，双臂机器人将停止直到识别到零件。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统的进一步改进，还包括：

实时校准模块，用于在装配过程中始终用视觉系统跟踪双臂机器人末端，通过机器人末端位置判断机器人的末端是否有定位问题或者是否需要校准视觉系统，若是，则停止工作并进行校准。

本发明的有益效果是：

本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法及系统通过视觉系统进行精确定位，能有效提高产品的装配效率，并有效保证了产品的合格质量，大大提高产品的合格率。而且本发明通过采用双臂机器人进行装配，能大大提高装配过程的灵活度和协作性，进一步提高装配效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的步骤流程图；

图2是本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法中识别定位的步骤流程图；

图3是本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统的模块方框图。

具体实施方式

参考图1，本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法，包括以下步骤：

启动机器人控制器；

同时启动2个摄像头，判断是否存在零件，若是，则对零件进行定位并进行抓取；反之，则继续等待；

运行双臂机器人对抓取的物体进行装配。

参考图2，进一步作为优选的实施方式，所述的零件进行定位，其具体包括：

通过棋盘法对视觉系统进行校准；

通过摄像头采集目标图像，并通过视觉系统对目标图像进行处理，得到二维坐标，并进而求得由摄像头坐标原点指向零件的空间直线；

对准获得的空间直线的方向进行测距，得到零件的距离参数；

得到的空间直线与得到的距离参数合成后进一步换算到双臂机器人的参考坐标系中，得到零件的空间三维坐标，完成定位。

优选的，所述的坐标换算过程中，可使用三点法计算视觉框架和机器人框架的转换系数。选取棋盘格中任意三点，分别计算在它们在视觉坐标系下的坐标和机器人的参考坐标系下的坐标，建立两组坐标矩阵的关系，就是转换系数，从而计算得到零件的空间三维坐标。

优选的，判断是否存在零件时，能通过摄像头采集目标图像，然后对目标图像进行图像分割和特征提取，从而根据图像中是否存在零件特征而对其进行判断。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

在装配过程中，实时将视觉系统检测到的图像将会与标准的图像对比，若对比结果显示装配不正确，双臂机器人将马上停止。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

当上料区识别不到待抓取的零件时，双臂机器人将停止直到识别到零件。

作为所述的一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法的进一步改进，还包括：

在装配过程中始终用视觉系统跟踪双臂机器人末端，通过机器人末端位置判断机器人的末端是否有定位问题或者是否需要校准视觉系统，若是，则停止工作并进行校准。

参考图3，本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配系统，包括：

启动模块，用于启动机器人控制器；

识别定位模块，用于同时启动2个摄像头，判断是否存在零件，若是，则对零件进行定位并进行抓取；反之，则继续等待；

装配模块，用于运行双臂机器人对抓取的物体进行装配。

进一步作为优选的实施方式，所述的识别定位模块具体包括：

校准模块，用于通过棋盘法对视觉系统进行校准；

图像处理模块，用于通过摄像头采集目标图像，并通过视觉系统对目标图像进行处理，得到二维坐标，并进而求得由摄像头坐标原点指向零件的空间直线；

测距模块，用于对准获得的空间直线的方向进行测距，得到零件的距离参数；

坐标转换模块，用于得到的空间直线与得到的距离参数合成后进一步换算到双臂机器人的参考坐标系中，得到零件的空间三维坐标，完成定位。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

实时对比模块，用于在装配过程中，实时将视觉系统检测到的图像将会与标准的图像对比，若对比结果显示装配不正确，双臂机器人将马上停止。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

等待模块，用于当上料区识别不到待抓取的零件时，双臂机器人将停止直到识别到零件。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

实时校准模块，用于在装配过程中始终用视觉系统跟踪双臂机器人末端，通过机器人末端位置判断机器人的末端是否有定位问题或者是否需要校准视觉系统，若是，则停止工作并进行校准。

本发明实施例中，为方便装配过程的实施，还提取了一些通常用的装配参数，如起始位置、终止位置、插装速度、旋转速度和旋转角度等。

具体实施例如下：

s1、启动机器人控制器；

s2、同时启动2个摄像头，判断是否存在零件，若是，则执行步骤s3并进行抓取，然后执行步骤s7；反之，则继续等待；

s3、通过棋盘法对视觉系统进行校准；

s4、通过摄像头采集目标图像，并通过视觉系统对目标图像进行处理，得到二维坐标，并进而求得由摄像头坐标原点指向零件的空间直线；

s5、对准获得的空间直线的方向进行测距，得到零件的距离参数；

s6、得到的空间直线与得到的距离参数合成后进一步换算到双臂机器人的参考坐标系中，得到零件的空间三维坐标，完成定位，返回执行步骤s2中的抓取步骤；

s7、运行双臂机器人对抓取的物体进行装配。

从上述内容可知，本发明一种基于视觉引导的双臂机器人装配方法及系统通过视觉系统进行精确定位，能有效提高产品的装配效率，并有效保证了产品的合格质量，大大提高产品的合格率。而且本发明通过采用双臂机器人进行装配，能大大提高装配过程的灵活度和协作性，进一步提高装配效率。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。