[发明专利]一种提高工业机器人三维视觉识别精度的匹配矫正方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人三维视觉系统技术领域，具体涉及一种提高工业机器人三维视觉识别精度的匹配矫正方法。

背景技术

工业机器人是一种对生产条件和生产环境适应性和灵活性很强的柔性自动化设备。特别适用于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定提高产品品质、提高生产效率和改善劳动条件起着非常重要的作用。由于机器人是一种能适应产品迅速更新换代的柔性自动化设备，所以它的应用大大缩短了新产品的换产周期，从而提高了产品的市场竞争力。在当代工业技术革命中，工业生产日益趋向柔性自动化方向发展，工业机器人技术已成为现代工业技术革命中一个重要组成部分，许多国家都已将机器人技术列入高技术发展计划。工业机器人技术的发展必将对社会经济和生产力的发展产生更加深远的影响。

工业机器人是FMS加工单元的主要组成部分，它的灵活性和柔性使其成为自动化物流系统中必不可少的设备，主要用于物料、零件的装卸、分捡和贮运。目前全世界有数以百万的各中类型的工业机器人应用在机械制造、零件加工和装配及运输等领域，不过这些应用都是基于先精确的示教后运行，而且工作环境都是预先安排好的，所以机器人能成功地抓取物体。但是我们知道很多情况下特别是流水线的场合零件的位姿常常是不固定的，实际目标物体的位姿和理想目标物体位姿总是有偏差的，这种偏差哪怕很小就会导致机器人操作任务的失败。这种由于环境的变化而导致机器人不能很好地完成任务的情况极大地限制了机器人的实际应用范围。随着现代生产制造技术的进步，进一步提高生产线的柔性的要求也日益迫切，对工业机器人系统应用领域、灵活性和主动性要求也越来越高，而机器人具备一定自主性的前提是对自身环境有一定的了解，这迫使人们增加传感器来提高机器人对环境的感知能力，在这方面，视觉、接近觉、触觉和力觉具有重大的作用，机器人视觉被认为是机器人最重要的感觉能力。视觉是人类观察世界和认知世界的重要手段。据统计表明，人类从外界获取的信息，80％以上都是来自视觉，这表明人类视觉功能的重要性，以及人类对视觉信息有非常高的利用率。人类长久以来都梦想赋予工业机器人视觉功能，机器人视觉是模拟人类视觉在机器人上的体现。

如今的高端工业机器人视觉正朝三维技术发展，通过对产品三维信息的识别可以得到更加完整的空间信息以提高识别的准确率。这种三维视觉技术的基础是建立产品的三维模型，双目视觉是现在常用的三维建模方法之一。它主要采用两个标定好的摄像头，从不同的角度对产品拍摄二维图像，然后利用特征点匹配法，将产品上的同一个点分别在两幅图像中的影像点配对，从而建立三维点云与最终的三维模型。这种三维建模的方法很依赖于产品位置、产品形状标准化、特征点匹配的精度，然而现有的特征点匹配法的精度不够高，经常会产生误匹配的情况，严重影响后续的三维建模的精度。

发明内容

本发明提供了一种提高工业机器人三维视觉识别精度的匹配矫正方法，将零件准确地调整到扫描位置，严格控制零件的形状轮廓，对获取的同一零件的两张不同角度的图像进行特征点一一匹配，判断和消除无匹配点对，矫正误匹配点对，提高了特征点匹配的准确度，提高了三维建模的精度。

本发明采用如下技术方案：

一种提高工业机器人三维视觉识别精度的匹配矫正方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)建立视觉引导的机器人系统：

采用上、下两层的独立结构系统，上层结构系统控制获取、处理外界信息，作出决策，并对下层结构系统发送控制信息，上层结构系统采用机器人控制器，下层结构系统接受上层结构系统的控制信息，对电机的进行控制操作，电机驱动连接机器人本体，再将末端操作器固定到机器人的机械臂上，接着将传感器固定在处于直角坐标上的末端操作器上，将零件放置在工作台面上；

(b)零件位置的检测及调整：

采用检测模块检测放置在工作台面上的零件，记录零件所处的位置，根据扫描系统的路径，通过分析模块分析出对比标准图像的位置与零件所处的位置的错位量，通过位置补正系统调整零件在工作台面上的位置，使得零件处于扫描系统的扫描面范围中；

(c)零件的检测及更换：

确定零件处于扫描面范围中后，轮廓识别系统以合格的零件的轮廓信息为基准，排查处于工作台面上的零件，获得零件的相识度，将处于工作台面上的不合格零件更换成新的零件；

(d)图像的获取和转化: