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一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法

閱讀:372發(fā)布:2023-03-08

專利匯可以提供一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且一種基于結(jié)構(gòu)光的 機(jī)器人 視覺伺服控制方法,所述方法包括:當(dāng)目標(biāo)物體開始運(yùn)動后,啟動所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置;判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域,如果是,則啟動所述投影儀;所述投影儀在目標(biāo)物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結(jié)構(gòu)光;獲取帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片;將獲得的帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片進(jìn)行處理,提取圖像中的彩色條紋編碼;將所述編碼進(jìn)行解碼,并通過映射矩陣計算出目標(biāo)物體的三維信息; 機(jī)器人手 臂 根據(jù)三維信息對目標(biāo)物體進(jìn)行抓取。采用該方法,由基于色彩條紋的結(jié)構(gòu)光的視覺來引導(dǎo)機(jī)器人手臂運(yùn)動,可以使機(jī)械手臂操作動作更加準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人動作速度和準(zhǔn)確性的優(yōu)化。,下面是一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,包括一投影儀、第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及一工業(yè)機(jī)器人,所述第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及所述投影儀均安裝在機(jī)器人的手臂上,其特征在于:
當(dāng)目標(biāo)物體開始運(yùn)動后,啟動所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置;
判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域,如果是,則啟動所述投影儀;
所述投影儀在目標(biāo)物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結(jié)構(gòu)光;
獲取帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片;
將獲得的帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片進(jìn)行處理,提取圖像中的彩色條紋編碼;
將所述編碼進(jìn)行解碼,并通過映射矩陣計算出目標(biāo)物體的三維信息;
機(jī)器人手臂根據(jù)三維信息對目標(biāo)物體進(jìn)行抓取。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于,所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置為兩臺彩色的工業(yè)攝像機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于,在目標(biāo)位置開始運(yùn)動之前,要對所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置本身的參數(shù)做出標(biāo)定。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于,所述投影儀放置在兩個拍攝裝置之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于:
所述判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域的方法為:判斷從所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置獲取的圖像中,目標(biāo)物體所占圖像像素的比例;如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例小于
10%,則判定目標(biāo)物體沒有進(jìn)入投影區(qū)域;如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例大于10%,則判斷目標(biāo)物體進(jìn)入投影區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于:啟動投影儀后,減小所述機(jī)器人手臂電機(jī)的控制增益。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,其特征在于:所述結(jié)構(gòu)光由紅色、綠色、藍(lán)色、青色、品紅色及黃色組成;其顏色編碼分別為紅色1、綠色2、藍(lán)色3、青色4、品紅色5及黃色6。

說明書全文

一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及一種視覺伺服控制方法,尤指一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法。

背景技術(shù)

[0002] 在工業(yè)自動化裝配和分揀操作中,需要由視覺來獲取目標(biāo)圖像,并對圖像進(jìn)行處理以提取目標(biāo)的位置信息,由位置信息來引導(dǎo)機(jī)器人手臂,對其進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)安裝和抓取工作,這種技術(shù)被稱為視覺伺服技術(shù)。機(jī)器人視覺伺服是一種利用視覺信息對機(jī)器人運(yùn)動實(shí)施反饋控制的重要方法,與傳統(tǒng)控制方法相比,能提供更高的設(shè)計靈活性、任務(wù)精度以及智能化平。與基于標(biāo)定的運(yùn)動學(xué)視覺伺服方法相比,無標(biāo)定動態(tài)視覺伺服方法無需對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行精確標(biāo)定從而避免了精確標(biāo)定的繁瑣性和困難性。
[0003] 現(xiàn)有視覺伺服技術(shù)中,有場景視覺系統(tǒng)和混合視覺系統(tǒng)。場景視覺系統(tǒng)中工業(yè)攝像機(jī)固定在場景中的某處;其缺點(diǎn)是不能靈活的獲取四周的信息?;旌弦曈X系統(tǒng)中在機(jī)器人手臂上安裝一工業(yè)攝像機(jī)的同時,在場景中也固定安裝一工業(yè)攝像機(jī)。通過兩個工業(yè)攝像機(jī)獲得的目標(biāo)位置信息精度較差,得到的信息也不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 鑒于以上內(nèi)容,有必要提供一種準(zhǔn)確度高的視覺伺服控制方法。
[0005] 一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,包括一投影儀、第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及一工業(yè)機(jī)器人,第一拍攝裝置、第二拍攝裝置及投影儀均安裝在機(jī)器人的手臂上,所述方法包括如下步驟:
[0006] 當(dāng)目標(biāo)物體開始運(yùn)動后,啟動所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置;
[0007] 判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域,如果是,則啟動所述投影儀;
[0008] 所述投影儀在目標(biāo)物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結(jié)構(gòu)光;
[0009] 獲取帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片;
[0010] 將獲得的帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片進(jìn)行處理,提取圖像中的彩色條紋編碼;
[0011] 將所述編碼進(jìn)行解碼,并通過映射矩陣計算出目標(biāo)物體的三維信息;
[0012] 機(jī)器人手臂根據(jù)三維信息對目標(biāo)物體進(jìn)行抓取。
[0013] 進(jìn)一步地,所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置為兩臺彩色的工業(yè)攝像機(jī)。
[0014] 進(jìn)一步地,在目標(biāo)位置開始運(yùn)動之前,要對所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置本身的參數(shù)做出標(biāo)定。
[0015] 進(jìn)一步地,所述投影儀放置在兩個拍攝裝置之間。
[0016] 進(jìn)一步地,判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域的方法為:判斷從所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置獲取的圖像中,目標(biāo)物體所占圖像像素的比例;如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例小于10%,則判定目標(biāo)物體沒有進(jìn)入投影區(qū)域;如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例大于10%,則判斷目標(biāo)物體進(jìn)入投影區(qū)域。
[0017] 進(jìn)一步地,啟動投影儀后,減小所述機(jī)器人手臂電機(jī)的控制增益。
[0018] 進(jìn)一步地,結(jié)構(gòu)光由紅色、綠色、藍(lán)色、青色、品紅色及黃色組成;其顏色編碼分別為紅色1、綠色2、藍(lán)色3、青色4、品紅色5及黃色6。
[0019] 相較于現(xiàn)有技術(shù),上述方法準(zhǔn)確度高,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂相對于目標(biāo)物體較高精度的定位,以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的抓取或裝配。附圖說明
[0020] 附圖是本發(fā)明方法實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0022] 請參閱圖1,一種基于結(jié)構(gòu)光的機(jī)器人視覺伺服控制方法,包括一投影儀10、第一拍攝裝置20、第二拍攝裝置30及一機(jī)器人40,所述第一拍攝裝置10、第二拍攝裝置20及所述投影儀10均安裝在機(jī)器人40的手臂上,所述方法包括如下步驟:
[0023] S10:當(dāng)目標(biāo)物體開始運(yùn)動后,啟動所述第一拍攝裝置10和第二拍攝裝置20。
[0024] 所述第一拍攝裝置10和第二拍攝裝置20為兩臺彩色的工業(yè)攝像機(jī),通過兩臺工業(yè)攝像機(jī)拍攝的圖像可以獲得目標(biāo)物體的位置信息,并將所述位置信息反饋給所述機(jī)器人40。
[0025] 在此之前,首先要對兩個攝像機(jī)本身參數(shù)做標(biāo)定計算,得到二維圖像與三維圖像的映射矩陣,然后將兩個攝像機(jī)標(biāo)定到機(jī)器人坐標(biāo)系當(dāng)中。攝像機(jī)標(biāo)定方法采用張正友標(biāo)定方法,在此不再贅述。
[0026] S20:判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域,如果是,則啟動所述投影儀10。
[0027] 所述投影儀10安裝在兩個拍攝裝置的中間位置,其無需做標(biāo)定,只需保證投影儀投射出的結(jié)構(gòu)光能被兩個攝像機(jī)拍攝到即可。
[0028] 判斷目標(biāo)物體是否進(jìn)入投影區(qū)域的方法為:判斷從所述第一拍攝裝置10和第二拍攝裝置20獲取的圖像中,目標(biāo)物體所占圖像像素的比例。如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例小于10%,則判定目標(biāo)物體沒有進(jìn)入投影區(qū)域;如果目標(biāo)物體占圖像像素的比例大于10%,則判斷目標(biāo)物體進(jìn)入投影區(qū)域。此時,啟動投影儀10,減小所述機(jī)器人40手臂電機(jī)的控制增益,采用柔性控制方法,并執(zhí)行步驟S30。
[0029] S30:所述投影儀10在目標(biāo)物體上投射出帶有彩色條紋編碼的結(jié)構(gòu)光。
[0030] 獲取所述投影儀10在目標(biāo)物體上投射出的帶有彩色條紋編碼的結(jié)構(gòu)光。本實(shí)施例中結(jié)構(gòu)光的彩色柵線采用一種彩色條紋偽隨機(jī)序列空域編碼圖案,其在對條紋位置編碼時充分利用了條紋自身及其周邊的色彩信息,可實(shí)現(xiàn)單幅圖像動態(tài)測量。彩色編碼圖案中選用3原色(紅(255,0,0),綠(0,255,0),藍(lán)(0,0,255))及其反色(青(0,255,255),品紅(255,0,255),黃(255,255,0))彩色條紋構(gòu)成偽隨機(jī)序列,每個條紋寬度為一個柵線周期,且要求相鄰色彩不同,任意連續(xù)三個周期色彩排列具有唯一性。為了編碼方便,設(shè)紅色為1,綠色為2,藍(lán)色為3,青色為4,品紅色為5,黃色為6。通過隨機(jī)數(shù)據(jù)生成器生成總長為123的彩色條紋序列,序列中每個周期的寬度為8個像素,總長為984像素,能夠覆蓋足夠的測量范圍。在柵線圖像中,每個余弦周期對應(yīng)一種色彩,其亮度在該色彩對應(yīng)的有效的RGB通道中變化。
[0031] S40:獲取帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片;
[0032] 所述第一拍攝裝置20和第二拍攝裝置30在機(jī)器人40手臂的移動當(dāng)中連續(xù)拍攝帶有結(jié)構(gòu)光的目標(biāo)物體圖片。
[0033] S50:將獲得的帶有結(jié)構(gòu)光柵的目標(biāo)物體圖片進(jìn)行處理,提取圖像中的彩色條紋編碼。
[0034] S60:將所述編碼進(jìn)行解碼,并通過映射矩陣計算出目標(biāo)物體的三維信息。
[0035] S70:機(jī)器人手臂根據(jù)三維信息對目標(biāo)物體進(jìn)行抓取。
[0036] 在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明方案和發(fā)明構(gòu)思結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際需要做出相應(yīng)的改變或調(diào)整,而這些改變和調(diào)整都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
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