[发明专利]纱线自动装卸方法及系统

权利要求书

1.纱线自动装卸方法，包括以下步骤：

机器人夹具携带纱线运动至若干标定点，利用若干图像采集装置各自采集每个标定点的纱线深度图像；

各个图像采集装置从各自的深度图像中提取出各自对应的局部坐标系下的纱线点云数据集合；

对各个纱线点云数据集合进行预处理，利用预处理后的纱线点云数据计算从各个局部坐标系到机器人绝对坐标系的转移矩阵；

确定局部坐标系下的纱柱点云数据，利用所述转移矩阵进行机器人绝对坐标系下的纱柱坐标标定；

根据所述纱柱坐标标定，机器人执行纱线的装卸任务。

2.根据权利要求1所述的纱线自动装卸方法，其特征在于：所述预处理包括以下方式或者各方式的结合：

去除不具备物理意义或与任何物体上没有连接的点；

去除与机器人执行任务无关的场景数据；

去除不符合机器人已知运动的移动点。

3.根据权利要求1所述的纱线自动装卸方法，其特征在于：所述图像采集装置有n个，所述纱线点云数据中的每一个测量点，其坐标通过概率密度分布表示：

求测量点之间的概率分布的乘积，根据乘积值确定所述纱线点云数据中相同的点。

4.根据权利要求1所述的纱线自动装卸方法，其特征在于：根据所述纱柱标定，机器人执行纱线的装卸任务包括：

在所述机器人夹具上安装图像采集装置，当纱柱顶部中心在该图像采集装置所采集图像上的投影点位于虚拟图像中心点时，执行纱线的装卸任务；所述虚拟图像中心点按照如下方式获得：

提取属于纱柱顶尖的像素；

执行椭圆拟合程序以获得纱柱顶尖的投影轮廓和中心；

变换机器人夹具与纱柱顶端之间的高度并检测椭圆的中心；

构建关于虚拟图像中心点函数如下：

其中

及

及

Hi是第i次检测时机器人夹具与纱柱顶端之间的高度，(x_Hi，y_Hi)是虚拟图像中心；A为投影轮廓中心点X坐标系数；B为高度系数；X_i为第i次检测时投影轮廓中心点X的坐标值。

5.纱线自动装卸系统，其特征在于：包括局部场景建模模块、预处理模块、控制模块以及PLC控制单元；其中，

局部场景建模模块，包括若干图像采集装置，每个图像采集装置用于采集各自局部坐标系下的纱线点云数据以及纱柱点云数据；

预处理模块，用于对所述纱线点云数据进行预处理；

控制模块，用于根据预处理后的纱线点云数据计算从各个局部坐标系到机器人绝对坐标系的转移矩阵以及利用所述转移矩阵进行机器人绝对坐标系下的纱柱坐标标定，并向所述PLC控制单元发送控制信号；

PLC控制单元，用于根据所述控制模块的控制信号控制机器人执行纱线的装卸任务。

6.根据权利要求5所述的纱线自动装卸系统，其特征在于：还包括定位模块，所述定位模块包括设置于机器人夹具上的图像采集装置，用于采集纱柱图像以及纱柱顶部中心在所采集图像上的投影点；所述控制模块还用于计算虚拟图像中心点，并向所述PLC控制单元发送控制信号以控制机器人运动，使纱柱顶部中心在所采集图像上的投影点与所述虚拟图像中心点重合。

7.根据权利要求5所述的纱线自动装卸系统，其特征在于：所述图像采集装置为RGB-D传感器。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的纱线自动装卸系统，其特征在于：所述局部场景建模模块包括两个RGB-D传感器，分别安装在机器人支承框架的两侧。

9.根据权利要求6所述的纱线自动装卸系统，其特征在于：所述定位模块还包括惯性测量模块，所述惯性测量模块至少用于测量机器人的加速度和角运动，所述控制模块还用于根据所述惯性测量模块的检测数据计算机器人的位置和速度。

10.根据权利要求5至7中任一项所述的纱线自动装卸系统，其特征在于：机器人夹具设置有压力传感器，所述控制模块还用于根据所述压力传感器的法向受力计算出压力的模拟量测量值，根据所述模拟量测量值判断所述机器人夹具与纱线是否产生接触。