[发明专利]一种用于机器人抓取零件的视觉检测方法

权利要求书

1.一种用于机器人抓取零件的视觉检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：摄像机校准，利用摄像机对所用校准板在不同的方向上采集多张图像，应用二维图像的变换得到世界坐标系中的三维信息，再根据校准板上的特征点与像平面的对应关系完成摄像机校准；

步骤2：图像预处理，采用高斯滤波处理、中值滤波处理对获取的零件图像进行预处理，以对图像进行平滑、去噪处理，并采用分布锐化处理对预处理后的图像进行锐化处理以获取图像中零件的边缘信息；

步骤3：边缘提取，提取步骤2中预处理后的图像的边缘信息；

步骤4：质心计算，采用模板匹配方法对图像中的零件进行定位并获取零件的质心位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人抓取零件的视觉检测方法，其特征在于：所述步骤1中摄像机校准方法具体为：

首先输入黑白校准板，包括校准板的每行每列黑白小方块的个数，以及每行每列的长度，然后输入多幅不同方向的校准板图像进行检测，系统自动检测出不合格的棋盘格图像，如果存在则系统将自动停止运行，如果合格则对棋盘格角点进行提取，先进行粗略的角点检测，并绘制出坐标，如果检测结果理想，则进行进一步的精确角点提取，最后根据图像坐标系与世界坐标系之间的变换关系求出摄像机的内外参数及矫正参数。

3.根据权利要求2所述的一种用于机器人抓取零件的视觉检测方法，其特征在于：所述摄像机校准方法具体步骤如下：

(1)设定世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系：

其中，R_3×3＝(R_x,R_y,R_z)为旋转矩阵，

T_3×1＝(R_x,R_y,R_z)，T为平移向量；R_3×3和T_3×1与摄像机参数有关；(X_w,Y_w,Z_w,1)和(X_c,Y_c,Z_c,1)分别代表空间某一点在世界坐标系和摄像机坐标系下的坐标；

(2)将摄像机坐标系(O_c,X_c,Y_c,Z_c)进行透视投影，得到理想的成像坐标系中物理坐标(X_u,Y_u)，理想成像平面坐标(X_u,Y_u)与实际的成像坐标系(X_d,Y_d)的转换关系为：

其中，f为摄像机的焦距，k₁和K₂为径向矫正系数，p₁和p₂为切向矫正系数；

(3)将成像平面坐标(O_d,X_d,Y_d)对计算机图像坐标(O,u,v)进行线性转换：

通过求解H得到摄像机校准所需的内外参数和矫正参数，

其中，式中，(c_x,c_y)为基准点，f为摄像机焦距，Δx为水平方向上相邻像素之间的距离，Δy为垂直方向上相邻像素之间的距离，f_x和f_y是以像素为单位的焦距，H为投影矩阵，s为比例因子。

4.根据权利要求1所述的一种用于机器人抓取零件的视觉检测方法，其特征在于：所述步骤2中高斯滤波处理具体为：用一个3×3的模板扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值。