一种异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法与流程

本发明属于工业自动化领域，具体涉及一种异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法，可应用于异形导管的无损检测。

背景技术：

目前，自动化技术已大量应用于工业生产过程中，智能化生产已成为工业现场作业的重要趋势。异形导管具有多品种、小批量等特点，在进行异形导管无损检测时，首先需将异形导管摆放在固定位置，然后进行无损检测。目前一般通过人工操作将异形导管放置在固定位置，此过程中，人工操作效率低，并且对于结构复杂的异形导管容易导致其定位不准确，出现错放现象，从而对后续检测产生影响，使得后续检测的结果不准确。

技术实现要素：

为解决背景技术中异形导管定位不准确、容易出现错放的问题，本发明提供了一种异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法，包括以下步骤：

步骤一、构建机械手坐标系和视觉坐标系关系，得到机械手坐标系和视觉坐标系的点对点映射关系；

步骤二、制作视觉定位模板；

2.1)对单个异形导管进行拍照，获取包含该异形导管的图像；

2.2)在步骤2.1)获取的图像中，提取包含该异形导管特征的区域作为感兴趣区域；

2.3)对步骤2.2)获取的感兴趣区域进行边缘特征提取，根据提取出的边缘特征计算该边缘特征的形心；

2.4)获取该异形导管0°和180°时在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.41)将该异形导管摆放在0°位置，采集异形导管0°摆放时的图像，将采集的图像与步骤2.2)获取的感兴趣区域进行匹配，得到该图像中感兴趣区域的形心，机械手抓取异形导管，记录异形导管0°摆放时该异形导管上的抓取点坐标，该抓取点坐标即为该形心在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.42)将该异形导管摆放在180°位置，采集异形导管180°摆放时的图像，将采集的图像与步骤2.2)获取的感兴趣区域进行匹配，得到该图像中感兴趣区域的形心，机械手抓取异形导管，记录异形导管180°摆放时该异形导管上的抓取点坐标，该抓取点坐标即为该形心在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.5)重复步骤2.1)至2.4)，对不同形状的异形导管进行拍照，得到不同形状异形导管的感兴趣区域，同时得到感兴趣区域的形心在视觉坐标系中的视觉坐标点，作为视觉定位模板，视觉定位模板中，不同形状的异形导管的形心与视觉坐标系中的视觉坐标点一一对应；

步骤三、异形导管视觉定位；

3.1)上料盘摆放多个异形导管，采集上料盘上多个异形导管的图像；

3.2)将步骤2.5)中的感兴趣区域与步骤3.1)获取的图像进行模板匹配，获取该图像中和感兴趣区域相似度最高的区域，并增强该区域的边缘特征；

3.3)对步骤3.2)获取的区域进行边缘特征提取，根据提取出的边缘特征计算出该边缘特征的形心；

3.4)将步骤3.3)获取的形心与步骤二获取的视觉定位模板进行比对，得到该形心对应的视觉坐标点；

3.5)根据步骤一中机械手坐标系和视觉坐标系关系，将步骤3.4)获取的视觉坐标点对应至机械手坐标系中，得到当前异形导管在当前姿态下的机械手抓取点坐标；

步骤四、抓取异形导管；

4.1)根据步骤三获取的机械手抓取点坐标，机器人抓取异形导管；

4.2)重复步骤三和步骤4.1)，直至机器人抓取完成上料盘中所有的异形导管。

与现有技术相比，本发明技术方案具有如下优势：

1.本发明异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法通过一套视觉系统对上料盘上的异形导管进行位置检测，能够对上料盘上同类型多个导管进行分别抓取，且抓取位置统一和准确，避免其定位不准确导致的错放现象。

2.本发明异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法分别记录异形导管两种摆放姿态对应的机器人抓取坐标，能够有效减少机械手的行程，提高机械手抓取效率。

3.本发明异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法使得多品种小批量异形导管抓取准确性和效率较传统的人工方法大幅提高。

附图说明

图1是本发明异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

本发明提供一种异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法，在采用本发明方法时，需采用工业相机作为图像采集设备，相机控制器作为图像处理以及与机器人通讯的设备，机器人作为执行设备。该方法能够对上料盘上同类型多个导管进行分别快速抓取，且抓取位置统一和准确，避免定位不准确导致的错放现象。

如图1所示，本发明异形导管机器人自动抓取的视觉定位方法实施时，工业相机采集图像，相机控制器利用图像处理技术得到异形导管的感兴趣区域，利用特征提取算法得到感兴趣区域的特征，进而得到形心，计算出机器人的抓取点坐标，机器人对上料盘中的异形导管进行抓取，其具体详细的步骤如下：

步骤一、构建机械手坐标系和视觉坐标系关系，得到机械手坐标系和视觉坐标系的点对点映射关系；

步骤二、制作视觉定位模板；

2.1)对单个异形导管进行拍照，获取包含该异形导管的图像；

该步骤中，在上料盘中间固定放置一个异形导管，该异形导管与上料盘的一边保持平行，确保上料盘移动时，异形导管的摆放姿态不改变，相机拍图，获取该异形导管的图像；

2.2)在步骤2.1)获取的图像中，提取包含该异形导管特征的区域作为感兴趣区域；

该步骤中，在图像中尽可能多的选取包含该异形导管特征的感兴趣区域，屏蔽导管最外侧边缘外的内部特征，增强感兴趣区域的边缘特征；

2.3)对步骤2.2)获取的感兴趣区域进行边缘特征提取，根据提取出的边缘特征计算该边缘特征的形心；

2.4)获取该异形导管0°和180°时在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.41)将该异形导管摆放在0°位置，采集异形导管0°摆放时的图像，将获取的图像与步骤2.2)获取的感兴趣区域进行匹配，得到该图像中感兴趣区域的形心，机械手抓取异形导管，记录异形导管0°摆放时该异形导管上的抓取点坐标，该抓取点坐标即为该形心在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.42)将该异形导管摆放在180°位置，采集异形导管180°摆放时的图像，将获取的图像与步骤2.2)获取的感兴趣区域进行匹配，得到该图像中感兴趣区域的形心，机械手抓取异形导管，记录异形导管180°摆放时该异形导管上的抓取点坐标，该抓取点坐标即为该形心在视觉坐标系中的视觉坐标点；

2.5)重复步骤2.1)至2.4)，对不同形状异形导管进行拍照，得到不同形状异形导管的感兴趣区域，同时得到感兴趣区域的形心在视觉坐标系中的视觉坐标点作为视觉定位模板，视觉定位模板中，不同形状异形导管的形心与视觉坐标系中的视觉坐标点一一对应；

步骤三、异形导管视觉定位；

3.1)上料盘顺序摆放多个异形导管，采集上料盘上多个异形导管的图像；

3.2)将步骤2.5)中的感兴趣区域与步骤3.1)获取的图像进行模板匹配，在该图像中获取和感兴趣区域相似度最高的区域，并增强该区域的边缘特征；

3.3)对步骤3.2)获取的区域进行边缘特征提取，根据提取出的边缘特征计算出该边缘特征的形心；

3.4)将步骤3.3)获取的形心与步骤二获取的视觉定位模板进行比对，得到该形心对应的视觉坐标点；

3.5)根据步骤一中机械手坐标系和视觉坐标系关系，将步骤3.4)获取的视觉坐标点对应至机械手坐标系中，获取当前异形导管在当前姿态下的机械手抓取点坐标；

步骤四、抓取异形导管；

4.1)相机控制器将步骤三确定的机械手抓取点坐标发送给机器人，机器人根据机械手抓取点坐标抓取异形导管；

4.2)重复步骤三和步骤4.1)，直至机器人抓取完成上料盘中顺序摆放的所有异形导管。