[发明专利]一种基于计算机视觉系统定位及控制折弯模具装卸的方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉系统定位及控制折弯模具装卸的方法，其特征在于，包括计算机视觉系统和控制操作步骤，所述控制操作步骤包括：

步骤一：在折弯机正前方与模具库正前方可以拍摄整个折弯模具范围的位置处分别放置1台摄像机，分别负责监控折弯机床的工件加工区域及模具库区域；

步骤二：以2m长的折弯机为例，在同一条折弯模液压夹紧条上，每隔20cm贴一个十字型的机床定位符；每个模具上正中位置贴一个模具识别符（识别符：二维码、条形码、字母、数字、图像、特殊符号）；

步骤三：当需要装卸模具时，总控系统将采集模具图像指令发送给摄像模块，摄像头拍摄并回传图像至数据库，数据库中存储不同识别符与模具的对应关系；提取图像中的机床定位标识符和模具标识符，采用图像识别算法，计算出所需拆卸折弯模具在折弯机床上的位置和所需安装折弯模具在模具库中的位置；

步骤四：根据产品在拍照位的角度和位置，计算出接下来应该旋转的角度和平移量；根据摄像机拍摄的折弯机图像中的所有定位符，计算机床定位符的中心在折弯机图像中的像素坐标，并根据像素坐标确定定位符的中心坐标进而确定平面坐标，机械手根据确定的模具平面坐标，实现对模具的精准控制，实现标准折弯模识别与管理的一体化。

2.根据权利要求1一种基于计算机视觉系统定位及控制折弯模具装卸的方法，其特征在于：所述计算机视觉系统工作流程包括以下步骤：

1）系统预处理：

1.1摄像机标定；

1.1.1打印标定板图像，贴在硬纸板上，做成一块真实的标定板；

1.1.2使用摄像机从各种不同角度拍摄标定板，共拍摄15~20张；

1.1.3调用MATLAB软件的Camera Calibrator工具箱，输入所有拍摄的标定板中的图像，并用尺子测量并输入标定板上每个黑白方格的真实尺寸，即可计算出摄像机的3个径向畸变参数（k1,k2,k3）两个切向畸变参数（p1,p2）和内参矩阵M，标定完毕；

1.2机床定位符训练样本数据库的建立；

1.2.1重复步骤1.3和步骤1.4，直到人工选择出不同视角的机床定位符归一化轮廓图像100张，存储入训练样本数据库；

1.3图像纠正；

1.3.1使用摄像机从正前方拍摄折弯机图像及模具库图像；

1.3.2对拍摄到的图像，在OpenCV开发包中调用initUndistortRectifyMap函数，输入步骤1.1.3中的摄像机参数（k1,k2,k3,p1,p2）和，即可获得畸变校正处理后的图像；

1.4定位符归一化轮廓图像提取；1.4.1由于预设的定位符是蓝色，因此对于步骤1.3.2中畸变校正后的图像，提取其中的B通道图像；

1.4.2对B通道图像使用阈值200进行二值化处理，得到二值化的黑白图像；

1.4.3使用膨胀、腐蚀、删除像素值小于20的连通区域等方法，对二值化图像进行降噪处理；

1.4.4通过检测单个连通区域，分割出每一个待检测图像；

1.4.5使用resize函数，将每个待检测图像归一化成100×100像素的归一化图像；

1.4.6使用findContours函数，提取归一化图像的轮廓；

2）系统应用：

2.1定位符测试样本的获取；

2.1.1使用摄像机从正前方拍摄折弯机图像及模具库图像；

2.1.2对拍摄到的图像，使用步骤1.3和1.4，分别提取出所有的机床定位符和模具定位符的归一化轮廓图像，作为待检测测试样本；

2.1.3筛选出步骤2.1.2中的所有机床定位符，使用MatchShapes函数，对步骤2.1.2中获得的每幅机床定位符归一化轮廓图像，逐一与机床定位符训练样本数据库中的图像计算相似度值，相似度值的范围为[0,1]，设定相似度阈值为0.8；举例：若3号测试样本与56号训练样本之间的相似度值为0.83，则认为当前测试样本为一个定位符，若5号测试样本与77号训练样本之间的相似度值为0.55，则认为当前测试样本不是一个定位符；

2.1.4同步骤2.1.3的方法，筛选出步骤2.1.2中的所有模具定位符；

2.2模具位置的计算；

2.2.1每次欲查找折弯机上的所有模具的位置时，首先使用步骤2.1.3查找出当前摄像机拍摄的折弯机图像中的所有定位符，再计算出机床定位符的中心在折弯机图像中的像素坐标，并根据像素坐标中横坐标的大小依次为每个定位符中心编号；举例：假设摄像机成像如图7所示，检测到定位符的中心坐标分别为(55,204)，(174,204)，(293,204)，(412,204)，(531,204)，(650,204)，则根据横坐标由小到大的顺序标记它们为1至6号定位符；

2.2.2同步骤2.2.1的方法，计算出模具定位符的中心在折弯机图像中的像素坐标；假设模具定位符的中心位置坐标为(490,136)，则由横坐标可知，模具位置在4号和5号定位符之间；已知每两个定位符之间的绝对距离是20cm，则模具标识符的位置为20*4+20*(490-412)/(531-412)=93.11；

2.2.3由于模具的高度位置是固定不变的，假设模具纵坐标为120cm，所以只需将模具的标识符横坐标93.11返回中控系统，则机械臂即可去模具平面的坐标(93.11，120)处抓取模具。