[发明专利]离心机上的试管定位修正方法

说明书

本发明公开了一种离心机上的试管定位修正方法，首先系统标定，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；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；离心机停止后，对1号试管位置进行粗定位；将相机移动到1号试管粗定位的位置，利用图像处理算法对试管中心精确定位；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。通过上述方式，本发明能够代替危险繁重的人工作业，实现自动化无人参与的连续实验流程，对于具有放射性或是腐蚀性的介质，安全性较高。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别是涉及一种离心机上的试管定位修正方法。

背景技术

在化学工业中，往往需要使用有毒、有腐蚀性、有放射性的有机溶剂，这种液体的两相分离、萃取过程由于操作实验复杂，重复性强，持续时间长，如果操作人员完成这些连续操作，一方面对人体伤害较大，另一方面长时间重复劳动误操作会增加，因此实现自动化无人参与的试验流程迫在眉睫。

自动化流程中每个试管都进行了编号，采用并行的方式对多个试管进行同时操作，可以降低操作节拍和操作时间，离心是液液两相萃取前的关键步骤，使用离心机可以使得液液两相快速自动化分离，分离之后使用机械臂对试管进行后续操作，然而，离心机在离心结束后，无法确定各个编号的试管，因此有必要对离心后的试管进行识别定位以及机械臂位置修正，便于机械臂对每个试管进行精确抓取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心机上的试管定位修正方法，可以对离心之后离心机中的试管进行精确定位和抓取，避免了危险物品对人体造成的伤害，该方法效率高，精度高，稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种离心机上的试管定位修正方法，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。

进一步的是，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)。

进一步的是，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。

进一步的是，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。

进一步的是，所述步骤4的图像处理方法：对采集的图像进行H IS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。

进一步的是，所述步骤5的修正补偿方法为：