[发明专利]一种基于视觉测量及标定的AGV自动调姿定位方法

说明书

技术领域

本发明属于航空制造领域，尤其涉及一种基于视觉测量及标定的AGV自动调姿定位方法。

背景技术

如今，AGV被广泛地应用于工业领域。AGV的引入不仅可以减少人工的工作量，还可以很大程度地提升工厂的自动化水平，降低成本以及降低运输过程中损坏工件的可能性，因此AGV系统被广泛使用在物料运输系统中。此外，某些高度自动化的制造过程中，AGV是不可或缺的，尤其适用于在生产线不同装配站位之间转运产品。

对AGV系统来说，为了达到自动化运输的目的，如何在某个站位将产品更加平稳快速地转运到AGV上是一个必须要深入考虑的问题。接泊速度和精度严重影响生产效率。对于不同产品、不同工装情况下的站位接泊，对应的AGV接泊方式需要单独设计以使性能最优。

发明内容

鉴于上述，本发明提出了一种基于视觉测量及标定的AGV自动调姿定位方法，该方法能够将AGV在接泊位置调姿定位到合适位置，达到自动化快速接泊功能。

一种基于视觉测量及标定的AGV自动调姿定位方法，包括以下步骤：

(1)根据AGV自动调姿系统中的工业CCD相机、标定板、位移传感器、激光跟踪仪以及伸缩柱，对AGV进行标定，得到相机坐标系与AGV坐标系之间的关系

(2)利用关系获得标定板上两个大圆孔中心在AGV坐标系下的当前坐标，根据四个位移传感器与两个大圆孔中心的当前位姿与目标位姿计算得到变换矩阵，进而获得AGV的当前位姿；

(3)根据AGV的当前位姿、AGV的目标位姿以及6个支撑定位器在AGV坐标系下的当前坐标规划调姿路径；

(4)根据规划得到的调姿路径对AGV进行调姿。

所述的步骤(1)的具体步骤为：

(1-1)将四个标定板安装在工位底座基准面上，通过激光跟踪仪测量标定板上的ERS点，调整四个标定板直至处于同一平面且法向沿着基准面法向；

(1-2)将AGV车驶入接驳位置，并将AGV固定于地面上的定位窝定位位置处；

(1-3)借助激光跟踪仪调整AGV底座姿态，直至接驳移动台能顺利于站位底座与AGV车之间转运；

(1-4)通过激光跟踪仪建立AGV坐标系与标定板坐标系的关系

(1-5)利用AGV坐标系与标定板坐标系的关系测得标定板中大圆孔中心在AGV坐标系下的坐标；

(1-6)驱动4个伸缩柱移动至与其对应的标定板相接触，记录此时的4个位移传感器在AGV坐标系下的读数；

(1-7)打开工业CCD相机，微调每个工业CCD相机的位姿，使标定板上的圆孔于相机图像中呈现的图像是圆形而不是椭圆形；

(1-8)标定工业CCD相机的内参k_x和k_y(mm/像素)；即CCD相机的像素与实际距离的对应关系；

(1-9)标定相机坐标系与AGV坐标系之间的关系

所述步骤(1-4)的具体步骤为：

(1-4-1)激光跟踪仪测量AGV车身上的ERS点，建立AGV坐标系Base；

(1-4-2)激光跟踪仪测量标定板上的ERS点，建立标定板坐标系Plane；

(1-4-3)根据坐标系Base与坐标系Plane建立AGV坐标系与标定板坐标系的关系

所述的为标定板坐标系在AGV坐标系下的位姿，具体表示为：

将标定板上的ERS点在AGV坐标系下的位置坐标与装配现场坐标系下的理论值进行基于SVD的最小二乘匹配计算，即可求得标定板坐标系Plane在AGV坐标系Base下的位姿，即

用方向余弦矩阵R_3×3表示标定板坐标系在AGV坐标系下的姿态，位置用平移向量T_3×1表示，则有：

设共有n(n>3)个非共面公共观测点，在实际工程中，并不是绝对相等的，存在如下关系：

式中，ε为3×1的误差矩阵，为使得ε最小构造目标函数：

利用矩阵奇异值分解法，即可求得旋转矩阵R_3×3和平移向量T_3×1,求得标定板坐标系和AGV坐标系的关系。

所述的步骤(1-8)的具体过程为：

首先，获取标定板中同一水平线或同一竖直线上的两个圆孔的圆心之间的实际距离；

然后，获取图像中同一水平线或同一竖直线上的两个圆孔的圆心之间的像素距离；