[发明专利]一种复合机器人三维视觉伺服控制装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种复合机器人三维视觉伺服控制装置及其控制方法，所述方法包括：当目标物体开始运动后，启动所述第一工业相机和第二工业相机；判断目标物体是否进入投影区域，如果是，则启动所述工业投影仪；所述工业投影仪在目标物体上投射出带有彩色条纹编码的结构光；获取带有结构光栅的目标物体图片；将获得的带有结构光栅的目标物体图片进行处理，提取图像中的彩色条纹编码；将所述编码进行解码，并通过映射矩阵计算出目标物体的三维信息；复合机器人手臂根据三维信息对目标物体进行抓取。采用该方法，由基于色彩条纹的结构光的视觉来引导机器人手臂运动，可以使复合机器人作业更加灵活，实现复杂工件的抓取和装配。

技术领域

本发明涉及机械手控制领域，尤其涉及一种复合机器人三维视觉伺服控制装置及其控制方法。

背景技术

在工业自动化装配和分拣操作中，需要由视觉来获取目标图像，并对图像进行处理以提取目标的位置信息，由位置信息来引导复合机器人机械臂，对其进行控制实现安装和抓取工作，这种技术被称为视觉伺服技术。机器人视觉伺服是一种利用视觉信息对机器人运动实施反馈控制的重要方法，与传统控制方法相比，能提供更高的设计灵活性、任务精度以及智能化水平。与基于标定的运动学视觉伺服方法相比，无标定动态视觉伺服方法无需对系统参数进行精确标定从而避免了精确标定的繁琐性和困难性。

现有视觉伺服技术中，有场景视觉系统和混合视觉系统。场景视觉系统中工业摄像机固定在场景中的某处；其缺点是不能灵活的获取四周的信息。混合视觉系统中在机器人手臂上安装一工业摄像机的同时，在场景中也固定安装一工业摄像机。通过两个工业摄像机获得的目标位置信息精度较差，得到的信息也不够准确。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的工业自动化装配和分拣机械臂对目标位置定位精度较差，获取位置信息不准确的问题，提供一种定位准确度高的复合机器人三维视觉伺服控制装置及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合机器人三维视觉伺服控制装置，包括：

投影模块：固定于复合机器人机械臂末端，用以向投影区域投射带有彩色条纹编码的结构光；

影像感测模块:包括固定于复合机器人机械臂末端的至少两个工业相机，用以采集目标物体影像信息，标定目标物体位置；获取带有彩色条纹编码的结构光的目标物体影像信息；并将上述采集信息传送给处理器；

伺服控制模块：根据标定的目标物体位置调整复合机器人机械臂位置和角度，使目标物体居于投影区域内；

处理器：输出第一控制信号到影像感测模块获取目标物体的标定信息，判定目标物体进入投影区域后输出第二控制信号至伺服控制模块调整复合机器人机械臂位姿，输出第三控制信号至投影模块向投影区域投射带有彩色条纹编码的结构光；输出第四控制信号至影像感测模块获取带有彩色条纹编码的结构光的目标物体影像信息；对目标物体影像信息上的彩色条纹编码解码获取目标物体三维信息；控制复合机器人机械臂根据目标物体三维信息进行抓取动作。可以实现复合机器人机械臂相对于目标物体较高精度的定位，以实现准确的抓取或装配。

作为优选，所述影像感测模块根据所述第一控制信号采集第一目标区域的目标物体影像区域，第一目标区域包括投影区域还包括投影区域以外的区域。

作为优选，所述处理器仅处理对应上述投影区域内的带有彩色条纹编码的结构光的目标物体影像信息。

作为优选，所述带有彩色条纹编码的结构光采用彩色条纹伪随机序列空域编码图案。其在对条纹位置编码时充分利用了条纹自身及其周边的色彩信息，实现单幅图像动态测量。

作为优选，影像感测模块仅有两个工业相机，所述投影模块设置在所述影像感测模块的两个工业相机之间。