一种用于壁面双侧机器人视觉同步定位的装置和方法与流程

本发明属于机器人跟踪定位领域，涉及一种用于壁面双侧机器人视觉同步定位的装置和方法。

背景技术：

近年来，特种设备数量不断高速增长。这就对保证特种设备高质量、高效率、高水平的检验检测提出了新的挑战。目前，国内外大型球罐、立式储罐等在役承压设备的自动化检测工艺装备存在空白，且现有的检测机器人对内部焊缝检测的灵活性相对不足，不能满足需求。在使用机器人进行焊缝检测时，如使用x射线进行检测时，应当保证射线发射机器人与成像机器人的相对准确地同步移动，以保证有效地成像。

如专利号为zl200510018933.4公开的一种检测机器人，对于大型球罐、立式储罐由于无法定位在被检测物体上，无法实现检测。如申请号为201410005169.6公开的一种储罐焊缝x射线检测机器人，只能够实现横向与纵向移动，不能任意方向移动或旋转，灵活性不足，且需要额外的部件来辅助以实现机器人的移动与定位。

由于机器人处于位子不断变化状态，机器人定位跟踪一直是比较困难。

技术实现要素：

技术问题：本发明提供一种实现机器人在壁面双侧同步定位，精度高、定位准确的用于壁面双侧机器人视觉同步定位的装置。本发明同时提供一种壁面双侧机器人视觉同步定位方法。

技术方案：本发明的用于壁面双侧机器人视觉同步定位的装置，包括第一视觉定位系统、第二视觉定位系统、无线中继器、通过所述无线中继器与第一视觉定位系统、第二视觉定位系统信号连接的远端控制中心，第一视觉定位系统和第二视觉定位系统均包括可调机架、无线模块、安装在所述可调机架上端的工业相机、与所述工业相机和无线模块信号连接的图像处理器，两个工业相机分别用以获取所对应壁面一侧的机器人位置图像并通过无线模块将其发送至图像处理器，所述图像处理器用以处理工业相机获取的机器人位置图像并识别出机器人的位置坐标，所述远端控制中心用以远程接收图像处理器识别出并经由无线中继器发送的机器人的位置信息，计算两机器人的实际位置差，并形成从动机器人的运动控制指令。

进一步，本发明装置中，第一视觉定位系统和第二视觉定位系统的可调机架对称放置在壁面两侧。

进一步，本发明装置中，工业相机用以获取壁面一侧的带有标记点或标记线的图像，即机器人位置图像，并发送给图像处理器，所述图像处理根据标记点或标记线的像素距离和几何关系建立相应的第一坐标系和第二坐标系，分别识别和记录机器人标记点在图像中的位置变化，通过像素距离和几何关系计算双侧机器人的位置坐标。

进一步，本发明装置中，远程控制中心还用以将运动控制指令发送给从动机器人，使其和主动机器人位于壁面相对位置，实现双车在壁面两侧位置的同步。

本发明的壁面双侧机器人视觉同步定位方法，包括以下步骤：

步骤10)在壁面两侧测量定位后，以两侧壁面底端和边缘为参考设置若干双侧对称的标记点或线，并进行标记点的实际距离测量；在两机器人上端几何中心设置标记点，作为机器人位置识别标志；

步骤20)分别在壁面两侧安装第一视觉定位系统和第二视觉定位系统，两个视觉定位系统的工业相机布置在壁面两侧距离相等且对称的位置，并把工业相机、图像处理器、无线模块连接；

步骤30)第一视觉定位系统和第二视觉定位系统的工业相机分别获取壁面两侧图像，经图像处理器对图像降噪滤波、二值化处理，获取标记点的二值化图像；

步骤40)第一视觉定位系统和第二视觉定位系统的图像处理器分别根据所述二值化图像，以及标记点的像素距离和几何关系计算建立对应的第一坐标系和第二坐标系，并根据像素距离计算机器人标记点在两坐标系中的位置坐标；

步骤50)第一视觉定位系统和第二视觉定位系统的图像处理器分别将壁面双侧机器人的位置坐标发送给远端控制中心，远端控制中心根据接收的两机器人的位置坐标，计算两机器人的坐标差值，根据坐标值和实际距离的比例关系换算成两机器人实际位置差，然后形成从动机器人的运动控制指令发送给从动机器人；

步骤60)从动机器人根据接收的远端控制中心的运动控制指令，调整运动和主动机器人位置同步。

本发明针对壁面(墙板、金属板、罐壁)不能穿透或利用光电效应实现定位，双侧机器人同步定位困难的问题，通过图像处理的方式进行视觉定位，实现对机器人位置实时的定位和分析。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的技术方案可以实现在壁面(墙板、金属板、罐壁)不能穿透或利用光电效应实现定位情况下，实现机器人在壁面双侧的同步定位。

由于壁面无法被激光或者电磁等定位手段穿透，在壁面双侧定位方面一直存在难以定位或定位不准的问题。本发明的技术方案，通过视觉定位系统实现对壁面两侧机器人的位置识别，利用图像识别和处理、坐标计算和拟合方式获取壁面两侧标记点或标记线的位置坐标，建立两侧坐标系并确定机器人的坐标，并通过远程计算机计算两侧机器人的位置差值，控制从动机器人实现另一侧主动机器人位置的实时同步。

附图说明

图1是本发明装置的原理示意图。

图2本发明结构组成图。

图3是本发明的同步定位方法的流程图。

图4是视觉同步定位系统获得的两侧二值化图像。

图中有：主动机器人1、从动机器人2、无线中继器3、第一视觉定位系统4、第二视觉定位系统5、可调机架6、工业相机7、图像处理器8、无线模块9、远端控制中心10、壁面标记点11、主动机器人标记点12、从动机器人标记点13。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

本发明的用于壁面双侧机器人视觉同步定位的装置，包括第一视觉定位系统4、第二视觉定位系统5、无线中继器3、通过所述无线中继器3与第一视觉定位系统4、第二视觉定位系统5信号连接的远端控制中心10，第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5均包括可调机架6、无线模块9、安装在所述可调机架6上端的工业相机7、与所述工业相机7和无线模块9信号连接的图像处理，两个工业相机7分别用以获取所对应壁面一侧的机器人位置图像并通过无线模块9将其发送至图像处理器8，所述图像处理器8用以处理工业相机7获取的机器人位置图像并识别出机器人的位置坐标，所述远端控制中心10用以远程接收图像处理器8识别出并经由无线中继器3发送的机器人的位置信息，计算两机器人的实际位置差，并形成从动机器人2的运动控制指令。其中，第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5的可调机架6对称放置在壁面两侧。工业相机7用以获取壁面一侧的带有标记点或标记线的图像，即机器人位置图像，并发送给图像处理器8，所述图像处理根据标记点或标记线的像素距离和几何关系建立相应的第一坐标系和第二坐标系，分别识别和记录机器人标记点在图像中的位置变化，通过像素距离和几何关系计算双侧机器人的位置坐标。远程控制中心还用以将运动控制指令发送给从动机器人2，使其和主动机器人1位于壁面相对位置，实现双车在壁面两侧位置的同步。

具体实施例如下：

本发明实施例为使用了两台永磁铁吸附机器人，分别为主动机器人1和从动机器人2，壁面为厚度为10mm的钢铁金属板，第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5均使用usb工业摄像头、可调支架、图像处理器8为wafer-945gse2工控主板，安装在图像处理器8上的usb无线网卡，远端控制中心10使用hpzbook15工作站，无线中继器3采用tp-link无线路由器。在壁面两侧测量定位后，以两侧壁面底端和边缘为参考设置三个双侧对称的标记点，在两机器人上端几何中心设置标记点，作为机器人位置识别标志。如图4为第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5获取的壁面两侧二值化图像。

壁面双侧机器人视觉同步定位的具体流程为：

步骤10)对壁面两侧进行标记点的实际距离测量；

步骤20)分别在壁面两侧安装第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5，两个视觉定位系统的工业相机7布置在壁面两侧距离相等且对称的位置，并把工业相机7、图像处理器8、无线模块9连接；

步骤30)第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5的工业相机7分别获取壁面两侧图像，经图像处理器8对图像降噪滤波、二值化处理，获取标记点的二值化图像；

步骤40)第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5的图像处理器8分别根据所述二值化图像，以及标记点的像素距离和几何关系计算建立对应的第一坐标系和第二坐标系，并根据像素距离计算机器人标记点在两坐标系中的位置坐标；

步骤50)第一视觉定位系统4和第二视觉定位系统5的图像处理器8分别将壁面双侧机器人的位置坐标发送给远端控制中心10，远端控制中心10根据接收的两机器人的位置坐标，计算两机器人的坐标差值，根据坐标值和实际距离的比例关系换算成两机器人实际位置差，然后形成从动机器人2的运动控制指令发送给从动机器人2；

步骤60)从动机器人2根据接收的远端控制中心10的运动控制指令，调整运动和主动机器人1位置同步。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。