基于机器视觉的路亚鱼饵精细化自动喷涂方法

本发明涉及钓鱼用假鱼饵制造，具体而言，涉及一种基于机器视觉的路亚鱼饵精细化自动喷涂方法。

背景技术：

1、使用路亚鱼竿钓鱼过程中，假饵用来引诱鱼类上钩，假饵的形状类似小鱼、虾或虫类。假饵的生产工艺中，通过以塑料、金属或硅胶为原材料生产，定型后需要对假饵进行喷漆上色处理。

2、目前，主要是采用人工喷涂的作业方式，操作工人手持喷枪对挂在流水线上的假饵进行喷漆上色，喷涂完正面再喷背面，这种方式存在劳动强度大、人工成本高、效率低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明就是为了解决现有假鱼饵生产过程中采用人工喷涂方式进行喷漆，劳动强度大、人工成本高、效率低的技术问题，提供了一种代替人工喷涂，提高作业效率的基于机器视觉的路亚鱼饵精细化自动喷涂方法。

2、本发明提供的基于机器视觉的路亚鱼饵精细化自动喷涂方法，包括路亚鱼饵精细化喷涂机器人，路亚鱼饵精细化喷涂机器人包括机械臂连接支架、机械臂、执行末端、工作台和鱼饵定位装置，机械臂与机械臂连接支架连接，执行末端与机械臂的末端连接，鱼饵定位装置与工作台的中部连接；路亚鱼饵精细化自动喷涂方法包括以下步骤：

3、第一步，通过视觉识别算法识别鱼饵并计算偏差信息；

4、步骤1，通过双目相机采集鱼饵定位装置上连接的无底漆鱼饵的彩色图像和深度图像，并将彩色图像和深度图像传送给控制器；

5、步骤2，控制器从彩色图像中提取鱼饵的外轮廓，便于多边形逼近算法扫描特征点；

6、步骤3，对鱼饵的外轮廓用多边形逼近算法扫描出特征点；

7、步骤4，将深度图像与彩色图进行对齐，读取步骤得到的特征点的二维像素坐标对应的深度，进而获得特征点三维坐标；

8、步骤5，首先在探测到的特征点中选取三个特征点a,b,c，找到鱼饵三维模型中对应的点，通过公式

9、得到建立模型特征点坐标系，计算获得模型特征点坐标系与模型原点坐标系的转换矩阵otf；

10、步骤6，通过检测到的特征点，建立相机坐标系下特征点坐标系将特征点坐标系与转换矩阵otf叉乘运算，

11、获得相机坐标系下鱼饵中心点姿态信息tcam-o；

12、第二步，确定喷涂轨迹；

13、步骤1，将预先准备好的用solidworks软件绘制的鱼饵三维模型进行格式转换，转换为stl格式，将stl格式的三维模型导入open3d库中，获得鱼饵的模型点云，并显示鱼饵模型点云信息；

14、步骤2，获得鱼饵模型点云信息中所有点的法线，用于读取位姿信息；

15、步骤3，对点云信息切半处理，沿着鱼饵模型点云的中轴线切，只展现出上半部分，便于读取鱼饵的鱼背信息；

16、步骤4，对步骤3形成的上半部分点云信息进行切片处理，在中轴线的两侧从上向下按照切面一、切面二方向切，切面一和切面二之间的距离是δ，d＜δ＜4*d＜＜w，其中，d＝max(di)，di表示点云第i个点与距离自身最近的其他点的距离，w表示上半部分点云的宽度，切片处理后呈现出鱼背曲线；

17、步骤5，对鱼背曲线进行等距取点；

18、步骤6，将步骤5取得到的点沿其法线方向平移预设高度得到喷涂位置点，预设高度记为喷涂高度，即气动油漆喷枪的喷嘴与鱼饵之间的距离；若干个喷涂位置点形成曲线，该曲线就是喷涂轨迹；喷涂位置点的位姿信息是tp；

19、步骤7，对喷涂位置点进行偏差优化，计算相机坐标系中喷涂位置点的位姿矩阵pc，pc＝tcam-o×tp；

20、第三步，机械臂动作将执行末端移动到作业位置；

21、手眼标定得出标定矩阵tr；将优化后的位姿矩阵pc叉乘tr，即得到执行末端对应的喷涂位置；机械臂带动执行末端移动到作业位置；

22、第四步，控制器控制执行末端中的驱动电机工作，启动气动油漆喷枪，气动油漆喷枪对鱼饵进行喷涂作业。

23、本发明还提供一种基于机器视觉的路亚鱼饵精细化自动喷涂方法，包括路亚鱼饵精细化喷涂机器人，所述路亚鱼饵精细化喷涂机器人包括机械臂连接支架、机械臂、执行末端、工作台和鱼饵定位装置，所述机械臂与机械臂连接支架连接，所述执行末端与机械臂的末端连接，所述鱼饵定位装置与工作台的中部连接；所述路亚鱼饵精细化自动喷涂方法包括以下步骤：

24、第一步，通过视觉识别算法识别鱼饵并计算偏差信息；

25、步骤1，通过双目相机采集鱼饵定位装置上连接的有底漆鱼饵的彩色图像和深度图像，并将彩色图像和深度图像传送给控制器；

26、步骤2，将深度图像转换为点云图，获得有底漆鱼饵的点云图；

27、步骤3，将点云图与rgb图结合；

28、步骤4，将预先准备好的用solidworks软件绘制的鱼饵三维模型进行格式转换，转换为stl格式，将stl格式的三维模型导入open3d库中，得到鱼饵的模型点云，该鱼饵的模型点云作为有底漆鱼饵的模型点云；

29、步骤5，通过icp算法对有底漆鱼饵的点云图和模型点云进行点云配准，进而从配准结果中获得偏差信息；

30、第二步，确定喷涂轨迹；

31、步骤1，将预先准备好的用solidworks软件绘制的鱼饵三维模型进行格式转换，转换为stl格式，将stl格式的三维模型导入open3d库中，获得鱼饵的模型点云，并显示鱼饵模型点云信息；

32、步骤2，获得鱼饵模型点云信息中所有点的法线，用于读取位姿信息；

33、步骤3，对点云信息切半处理，沿着鱼饵模型点云的中轴线切，只展现出上半部分，便于读取鱼饵的鱼背信息；

34、步骤4，对步骤3形成的上半部分点云信息进行切片处理，在中轴线的两侧从上向下按照切面一、切面二方向切，切面一和切面二之间的距离是δ，d＜δ＜4*d＜＜w，其中，d＝max(di)，di表示点云第i个点与距离自身最近的其他点的距离，w表示上半部分点云的宽度，切片处理后呈现出鱼背曲线；

35、步骤5，对鱼背曲线进行等距取点；

36、步骤6，将步骤5取得到的点沿其法线方向平移预设高度得到喷涂位置点，预设高度记为喷涂高度，即气动油漆喷枪的喷嘴与鱼饵之间的距离；若干个喷涂位置点形成曲线，该曲线就是喷涂轨迹；喷涂位置点的位姿信息是tp；

37、步骤7，对喷涂位置点进行偏差优化，偏差信息叉乘位姿信息是tp；

38、第三步，机械臂动作将执行末端移动到作业位置；

39、手眼标定得出标定矩阵tr；将优化后的位姿矩阵pc叉乘tr，即得到执行末端对应的喷涂位置；机械臂带动执行末端移动到作业位置；

40、第四步，控制器控制执行末端中的驱动电机工作，启动气动油漆喷枪，气动油漆喷枪对鱼饵进行喷涂作业。

41、本发明的有益效果是，代替人工手动喷漆作业，节省人力，大幅降低人工成本，劳动强度低，大幅提高喷漆作业效率。喷涂效果更好。实现精准喷涂。

42、本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。