[发明专利]基于机器视觉的目标物体高度不确定时的定位方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的目标物体高度不确定时的定位方法，在目标物体上放置一个标识物，标识物上平面包括一个与机械手臂欲抓取物体中心重合的大圆形，两个距离已知的小圆形。小圆型与大圆型的图形内涂上和周围设备不同的颜色。用固定位置和高度的工业相机向下对上述标识物拍一张定位照片。用两个小圆的已知距离除以两个小圆圆心间像素数就可以计算出这张照片中任意二像素的间距，还可计算出大圆形圆心点的像素坐标值。用该坐标值乘以上述两像素点的间距，就得到了大圆的圆心到坐标系原点的实际距离，从而得到了机械手臂抓取物体位置的X轴、Y轴距离值。本发明可以解决机械手臂抓取的物体高度不确定时，该物体位置定位的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种机械手自动定位的方法。

背景技术

机械手在一些特定的场合中，会自动寻找抓取物体的位置，并接近它，完成抓取作业。

例如下述行业：环卫吸粪车在放粪时，工人要爬到粪罐顶上用摇把拧开放粪阀门，一些粪罐高度超过两米，没有阶梯，冬季粪罐上面可能结冰，工人每次作业要爬上爬下两次，即不方便，又有危险。拟设计一种机械手臂，可以代替人手拧开和关闭阀门。

吸粪车有3吨到8吨多种型号，吸粪车摇把端头的高度从1.5米到2.5米，高度不同。吸粪车每次停车的位置有误差，摇把端头的高度和位置都不确定。

用机械手臂拧开阀门，首先要获得吸粪车摇把端头的坐标位置，可以使用机械视觉的方法：

在摇把端头上方固定位置固定高度安装一台工业相机，工业相机向下拍一张照片，传到计算机中进行处理。计算机捕捉到摇把端头的影像位置，并计算出摇把端头到照片中心点的像素数值，用该像素数值乘以这张照片的像素间距值，就可以计算出机械手臂到摇把端头的X方向和Y方向的距离。

如果工业相机到摇把端头的高度距离是固定值，照片中像素间距就是固定值，如果距离不确定，两像素的间距就是变量。

摇把端头所在的水平面是一个虚拟的平面，并不存在，无法精确测量工业相机到这个虚拟平面的距离，也就无法得到两像素的间距，无法正确计算机械手臂到摇把端头的X方向和y方向的距离值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的目标物体高度不确定时的定位方法，以解决在相机和被机械手抓取物体(摇把端头)平面之间的高度距离不能确定时，如何计算摇把端头的坐标值的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

基于机器视觉的目标物体高度不确定时的定位方法，在机械手欲抓取的物体上放置一个标识物，该标识物的上平面上有两个小圆形或两个多边形，两个小圆形圆心或两个多边形的中心的间距为定值L；在该标识物上放置一个大圆形或另一多边形，大圆的圆心或另一多边形的中心与机械手欲抓取的物体中心重合；上述三个圆形或多边形的图形内涂上和周围环境不同的颜色；用固定位置和高度的工业相机，向下拍一张定位照片；利用计算机捕捉到两个小圆形或多边形的图形并计算出中心位置为X1、Y1，X2、Y2，单位为像素值，通过下列公式就可以计算出这两个小圆或多边形的中心点之间的像素值b；

公式中x1、y1，x2、y2分别是两个小圆中心或两个多边形中心在照片坐标系中的坐标值，单位：像素值；

通过下列公式就可以计算出这张照片中两像素的间距B；

B＝L/b

其中：L：两个小圆中心或两个多边形之间的距离，单位：毫米，L值是定值、已知数；b：两个小圆中心或两个多边形中心之间的像素数；