[发明专利]离心机上的试管定位修正方法

权利要求书

1.一种离心机上的试管定位修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：系统标定，对单目相机进行去畸变，对相机坐标系和机械臂工具坐标系进行标定；

步骤2：将所有已经编号的试管放入离心机内，借助于离心机实现不同液相之间有效地分离；

步骤3：离心机停止后，对1号试管位置进行粗定位；

步骤4：将相机移动到试管粗定位的位置，调节相机处的伸缩机构，使得相机视野中只有一个试管，对试管进行图像采集，利用图像处理算法进行试管中心精确定位；

步骤5：将得到的试管中心图像坐标转换到机械臂工具坐标系下，利用修正补偿方法，对机械臂末端位置进行微调，从而实现1号试管的抓取；

步骤6：以机械臂工具坐标系Z轴为轴，绕着Z轴进行旋转，旋转到第i(i＝2，3...N)号试管的位置，重复步骤4到步骤5的操作，实现圆盘上所有试管的精确抓取。

2.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述步骤1包括步骤11)对单目工业相机进行标定，确定相机的内参数(cx,cy,fx,fy)以及畸变系数(k1,k2,k3,p1,p2)。

3.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述步骤1包括步骤12)利用手眼标定方法对相机坐标系和机械臂工具坐标系进行标定，得到相机坐标系和机械臂工具坐标系之间的转换矩阵H。

4.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述步骤3的离心机停止后，选择试管的中心作为试管的位置判别依据，利用工业相机对圆盘进行图像采集，借助于BLOB分析以及面积区域特征阈值提取得到圆盘上现有标识点的中心位置，利用比例关系，对1号试管位置进行粗定位。

5.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述步骤4的图像处理方法：对采集的图像进行HIS分解，得到H分量、S分量、I分量，利用不同权值对三个分量进行合并，借助于面积阈值法以及形态学处理方法进行筛选得到视图中试管的管帽区域，对区域进行椭圆拟合，得到试管中心位置。

6.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述步骤5的修正补偿方法为：

(1)机械手夹爪采用绕旋转轴360°/N的方式实现机械臂轨迹规划，N为试管个数；

(2)首先将单目视觉移动至试管1的正上方，根据图像处理，可以得到目标在相机系的坐标；经过坐标变换可以获得试管1在机器人基坐标系的空间坐标；利用机器人工具标定可以得到夹爪中心在机器人基坐标系的位置；

(3)由于夹爪直接平移去抓取试管，会导致夹爪和试管之间发生干涉碰撞，因此，夹爪需要经过一个绕离心机中心旋转360/N的轨迹规划，因此在单目解算时，引入了旋转角度，这与单目视觉求解的平移指令不符合，因此需要根据旋转后的指令进行修正，进而实现夹爪对目标试管的抓取，其中修正值为：

D_x＝l*(1-cosθ)

D_y＝l*sinθ

其中，θ表示第i个试管和第一个试管之间所成的角度，D_x和D_y分别表示在x和y方向的修正值。

7.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述工业相机采取封装式结构。

8.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述机械臂末端为四爪夹持机构。

9.根据权利要求1所述的离心机上的试管定位修正方法，其特征在于：所述离心机为低速、水平转子的离心机。