一种码垛机器人板件识别方法与流程

本发明涉及板材自动切割生产线及领域，尤其涉及一种码垛机器人板件识别方法。

背景技术：

在机械制造领域，板材切割是成品加工过程中最为重要的环节。切割下来的板件需要根据形状码放在一起，通常这项工作是由人工完成的，不仅工作效率低下，而且耗费的人工成本很高，特别是码放一些又大又厚的板件，需要几个人协同工作才能完成，如果码放高度超过操作者的身高，码放起来更加困难，必须借助其它辅助设备。目前的码垛机械设备只能进行单一类型板件的码垛作业，但在生产实践中往往是许多不同类型的待码垛板件同时出现在码垛现场，需要将这些待码垛板件按类型分开码放在一起。这不仅需要码垛机械设备的控制系统能够自动识别板件的类型，还需要自动识别板件的方向，以保证码垛稳定、整齐、节省空间。

技术实现要素：

针对上述机器人码垛需要自动识别板件的类型和方向，以保证码垛稳定、整齐、节省空间的问题，本发明提供了一种码垛机器人板件识别方法。考虑到在板件码垛过程中引入机器人的目的是解决人工难以解决或不能快速解决的问题，将人工和机器人结合起来，人工将带有板件类型和方向信息的标签贴在板件上，机器人通过安装在其机械臂末端的摄像机拍摄标签的图像，经图像处理后获取板件的类型和方向信息，并以此控制板件的码放过程。

本发明的有益效果在于：

1.人和机器发挥各自的优势，快速完成码垛；

2.码垛稳定、整齐、节省空间。

3.标签图案简单，容易被机器识别，但却既包含类型信息，也包含方向信息。

附图说明

图1是标签示意图

具体实施方式

将机器人用于板件的码垛，关键问题是解决板件的类型识别和方向识别，类型识别就是根据板件的形状进行自动分类，这是将同一类型的板件码放在一起前提；方向识别也就是二维姿态的识别，其目的在于保证码放成一摞的板件具有同样的姿态，使码垛稳定、整齐、节省空间。

考虑到在板件码垛过程中引入机器人的目的是解决人工难以解决或不能快速解决的问题，但上述板件识别问题显然不是机器人的长项，因此将人工和机器人结合起来是一种不错的选择。人工完成的工作是将带有板件类型和方向信息的标签贴在板件上，机器人完成的工作是通过安装在其机械臂末端的摄像机拍摄标签的图像，经图像处理后获取板件的类型和方向信息，并以此控制板件的码放过程。

签贴为矩形，上面印刷有圆心位于同一直线上且直径相等的三个圆，其颜色为切割现场所没有的颜色，比如红色。中间的圆与两边的两个圆的圆心距分别为s和l，其中s＜l。s和l的比值s/l代表板件的类型，以os和ol分别表示与中间的圆距离分别为s和l的两个圆的圆心，则有向线段表示板件的方向。

在人工贴标签时，首先根据板件的类型选择对应的比值s/l，而后转动签贴，使有向线段与板件的约定方向一致。

建立摄像机像面中心为圆心、水平和竖直像素分别为x和y轴的像素坐标系oxy。当摄像机拍摄到标签的图像后，通过图像处理可以得到三个圆的圆心在像素坐标系中的坐标以及中间的圆与两边的两个圆的圆心距s和l，由于s≠l，由此可以确定板件的方向。通过计算s和l的比值s/l，即板件分类值，可以识别板件的类型。

以(i＝1,2,λ,nm)表示中间的圆在像面上占据的像素坐标，(i＝1,2,λ,ns)和(i＝1,2,λ,nl)分别表示圆心为os和ol的两个圆在像面上占据的像素坐标，且

计算并与所有的板件分类值比较，找出最接近者，其所处的类型即为待识别板件的类型。由此可以得到相应的s和l的精确值。

由于成像和数据处理产生的随机误差，上述数据只是三个圆心的近似值，但利用三个圆心位于同一直线上，以及中间的圆与两边的两个圆的圆心距分别为s和l这些条件，使定向更精确。

以(xm,ym)、(xs,ys)和(xl,yl)分别表示中间的圆、os和ol的待定的实际坐标，且

(xl,yl)＝(xm,ym)-l(cosα,sinα)

利用最速下降法可以求出使f达到最小的xm、ym和α的值于是得到使f达到最小的(xs,ys)和(xl,yl)：

并由此确定板件在像素坐标系中的方向向量