U、与CPU进行信号传输的压缩机原始位置的位置识别模块和压缩机放置目标的位置识别模块，第一相机(8)的图像信息的发送端分别与压缩机原始位置的位置识别模块和压缩机放置目标的位置识别模块的信号接收端连接，压缩机原始位置的位置识别模块和压缩机放置目标的位置识别模块的信号输出端与CPU连接，CPU的控制信号输出端与驱动机构的驱动端连接。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的抓取与放置压缩机的系统，其特征在于:所述的抓取与放置压缩机的系统中还设置有用于拍摄压缩机角度的第二相机(16)，第二相机(16)的图像信息的发送端与压缩机放置目标的位置识别模块的信号接收端连接。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的抓取与放置压缩机的系统，其特征在于:所述的驱动机构为设置在支撑架(9)上的X轴、Y轴、Z轴直线运动系统及Z轴旋转系统构成的四轴联动运动系统，X轴直线运动系统包括设置在支撑架(9)上端的平行的X轴导轨(13)，X轴导轨(13)为环绕滚动轴(12)的同步带，X轴导轨(13)上端固定有横梁(5)，滚动轴(12) —端连接有X轴电机(14)和X轴减速器，横梁(5)中设置有沿横梁(5)方向的Y轴丝杠，横梁(5) —侧设置有Z轴固定座，Z轴固定座设置有Y轴螺套与Y轴丝杠相配合，Y轴丝杠通过设置在横梁(5) —端的Y轴电机(10)和Y轴减速器(11)进行旋转驱动，Z轴固定座另一侧设置有滑动配合的Z轴螺套和竖梁(4)，竖梁(4)中设置有Z轴丝杠与Z轴螺套滑动配合，竖梁(4)上端设置有Z轴电机(2)和Z轴减速器(3)驱动Z轴丝杠转动，Z轴电机⑵上端连接有制动器(1)，机械手(6)通过Z轴电机⑵和Z轴减速器(3)连接于竖梁⑷的下端。4.根据权利要求2所述的基于图像识别的抓取与放置压缩机的系统，其特征在于:所述的第一相机(8)和第二相机(16)为相同型号的相机。5.根据权利要求3所述的基于图像识别的抓取和放置压缩机的系统，其特征在于:所述的第一相机(8)固定于竖梁(4)的下端，所述的第二相机(16)固定于托盘(15) —侧。6.基于权利要求2所述的系统进行压缩机抓取和放置的方法，其特征在于，所述的压缩机抓取和放置的方法包括以下步骤: 步骤S1:第一相机(8)拍摄托盘(15)图像并将图像信息发送至压缩机放置目标的位置识别模块，压缩机放置目标的位置识别模块通过图像信息得到托盘(15)中三个放置点组成的三角形的中心的坐标与托盘(15)的角度； 步骤S2:第一相机(8)拍摄位于原始位置的压缩机图像并将图像信息发送至压缩机原始位置的位置识别模块，压缩机原始位置的位置识别模块通过图像信息得到压缩机的原始位置信息并发送至CPU，然后CPU控制驱动机构通过机械手(6)抓取压缩机并输送至托盘(15)上方； 步骤S3:第二相机(16)拍摄压缩机底面图像并发送至压缩机放置目标的位置识别模块，压缩机放置目标的位置识别模块根据底面图像信息得到压缩机的角度信息并发送至CPU，CPU根据步骤SI中得到的托盘(15)角度控制驱动机构通过机械手(6)对压缩机进行旋转，使得压缩机角度与托盘(15)角度相同，并根据压缩机底部安装孔组成的三角形中心坐标以及步骤SI得到的托盘(15)的三点中心坐标计算出压缩机的最终放置位置。 步骤S4:CPU控制驱动机构将压缩机放置在步骤S3所得到的最终放置位置。7.根据权利要求6所述的压缩机抓取和放置的方法，其特征在于，所述的步骤SI中压缩机放置目标的位置识别模块获取托盘(15)位置与角度信息的步骤包括: 步骤Sll = CPU控制驱动机构将第一相机(8)移动到托盘(15)上方，拍摄托盘(15)图像； 步骤S12:将托盘(15)图像进行灰度转换生成灰度图像，灰度转换方法公式为gray =I * R+0*G+0*B，gray代表灰度图像，R，G，B分别代表红，绿，蓝三色光的亮度； 步骤S13:对灰度图像进行模板匹配，找到托盘(15)中三个凸起放置点的大致位置，限定各个放置点周围的一定范围为有效区域； 步骤S14:分别将三个有效区域进行二值化，并通过二值形态学处理，得到各个凸起放置点的中心点位置； 步骤S15:连接三个中心点得到三角形，计算三角形的中心点坐标与三点中X坐标较大的两点连线与水平线的夹角； 步骤S16:计算三角形中心点坐标与图像中心的距离，并转换到世界坐标系中(disXO, disYO)； 步骤S17:根据机械手￠)当前坐标位置(xpl，ypl)，以及步骤S16中得到的距离，计算出托盘(15)上三点组成的三角形中心与第一相机(8)中心重合时机械手(6)的坐标(xl, yl),公式为:xl = xpl+disXO，yl = ypl+disYO。8.根据权利要求6所述的压缩机抓取和放置的方法，其特征在于，所述的压缩机原始位置的位置识别模块得到压缩机原始位置的步骤包括: 步骤S21:将第一相机(8)移动到压缩机上方，拍摄压缩机照片； 步骤S22:将压缩机照片进行灰度转换生成灰度图像，灰度转换方法公式为gray = I卡R+0*G+0*B，gray代表灰度图像，R，G，B分别代表红，绿，蓝三色光的亮度； 步骤S23:对灰度图像进行模板匹配，找到匹配位置； 步骤S24:计算匹配位置与图像中心的距离，并转换到世界坐标系(disXl，disYl); 步骤S25:计算第一相机(8)与机械手￠)中心的距离(disX2，disY2); 步骤S26:根据当前机械手(6)位置坐标(xp4, yp4)、步骤S24计算的距离(disXl’disYl)以及步骤S25中第一相机(8)与机械手(6)中心的距离(disX2，disY2)，得到压缩机的准确位置(X，y)，公式为:x = xp4+disXl+disX2，y = yp4+disYl+disY2，CPU 控制驱动机构移动机械手(6)进行压缩机抓取并移动至托盘上方。9.根据权利要求6所述的压缩机抓取和放置的方法，其特征在于，所述的步骤S3中压缩机放置目标的位置识别模块获得压缩机角度及最终放置位置的步骤包括: 步骤S31:将第一相机(8)移动到第二相机(16)的拍摄的图像中心，记此时的机械手(6)坐标(x2, y2); 步骤S32:将抓取到的压缩机移动到第二相机(16)上方，拍摄压缩机底部照片； 步骤S33:将压缩机底部图片进行灰度转换生成灰度图像，灰度转换方法公式为gray=I卡R+0*G+0*B，gray代表灰度图像，R，G，B分别代表红，绿，蓝三色光的亮度； 步骤S34:对灰度图像进行模板匹配，找到三个安装孔； 步骤S35:根据模板匹配的位置，定位安装孔的边界，通过最小二乘法确定更精确的安装孔的圆心与半径； 步骤S36:计算三点中X坐标较大的两点的连线与水平线夹角，根据此夹角与步骤SI中获得的托盘(15)夹角进行旋转，使得旋转后两个夹角相同； 步骤S37:对旋转后的图像使用步骤S35中的方法重新计算三个安装孔的圆心，连接三圆心得到三角形，计算三点中心坐标位置，并计算此位置与图像中心的距离，转换到世界坐标系； 步骤S38:根据机械手(6)当前坐标位置(xpO，ypO)以及步骤S37中得到的距离(disX3, disY3)，计算得到压缩机底面三安装孔组成的三角形中心与第二相机中心重合时坐标(x3, y3)，公式为:x3 = xpO+disX3，y3 = ypO+disY3 ； 步骤S39:根据步骤S18中得到的坐标(xl, yl)，步骤S31中记录的机械手(6)坐标(x2，y2)以及步骤S38中计算坐标(x3，y3)，计算得到压缩机最终放置位置(finalX, finalY),公式为:finalX = xl+ (χ2_χ3)，finalY = yl+ (y2-y3)。10.根据权利要求6所述的压缩机抓取和放置的方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S2、步骤S3中所采集到的图像均为24位真彩色图像。
【专利摘要】本发明涉及基于图像识别的抓取和放置压缩机的系统及方法，属于机器人技术领域，该发明涉及装置包括设置在支撑架上的X、Y、Z轴运动系统，该三轴运动系统将设置在Z轴方向上的竖梁底部的机械手，机械手一侧设置有第一相机，在放置压缩机的托盘上设置第二相机，抓取和放置方法主要包括以下步骤：首先，拍摄托盘照片并计算得到托盘放置点中心坐标与托盘角度；然后，拍摄压缩机照片得到压缩机的位置，并根据得到的位置抓取压缩机，拍摄压缩机底部照片并计算出最终的放置位置；最后，机械手将压缩机正确放置在目标位置，本发明可以进行智能化抓取和放置，减轻劳动量的同时提高了工作效率。
【IPC分类】B25J13/08, G06K9/20
【公开号】CN105082158
【申请号】CN201510437176
【发明人】郝存明, 程煜, 任亚恒, 吴立龙, 陈宏彩
【申请人】河北省科学院应用数学研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月23日