[发明专利]一种基于Kinect与三维激光协同的工件位姿在线检测方法

摘要

本发明公开了一种基于Kinect传感器与三维激光测距系统协同的工件位姿在线检测方法，应用在人机协作交互系统以及工业机器人对工作物件位姿感知的技术领域。其使用Kinect传感器与三维激光测距系统之间协同工作进行数据采集，该方法通过对获取点云的预处理、Kinect传感器与三维激光测距系统之间的联合标定和Kinect传感器与三维激光测距系统的在线检测三个部分，解决了Kinect传感器点云稀疏、数据精度不够以及三维激光测距系统精度与扫描速率存在矛盾关系的问题，有助于提升工业机器人高效准确获取工作物件的精确尺寸信息和位姿信息，并提高精度及工作效率。本发明可用在工业机器人对工作环境理解等人工智能领域。

主权项

1.一种基于Kinect传感器与三维激光测距系统协同的工件位姿在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)数据的采集及点云的预处理使用Kinect传感器和三维激光测距系统采集点云数据，利用滤波算法移除离群点；2)Kinect传感器与三维激光测距系统的联合标定通过将Kinect传感器和三维激光测距系统采集的点云数据迭代，采用点云匹配算法，得到Kinect传感器与三维激光测距系统之间的旋转矩阵R和平移向量t；3)Kinect传感器与三维激光测距系统协同的在线检测使用Kinect传感器获取背景的点云信息和实时的点云信息，采用立体栅格化的方法作差提取点云空间中粗略的工件点云信息；再使用滤波算法去除杂点，得到准确的工件点云信息；再读取工件在Kinect传感器坐标系中各个点的三维点云信息，获得在水平方向上x的最大值和最小值，即x_max和x_min，以及在垂直方向上z的最大值和最小值，即z_max和z_min，并将这四个点投影到三维激光测距系统坐标系的XZ平面坐标系内，得到四个影投点；根据三维激光测距系统所在位置点，即三维激光测距系统坐标系的原点，以及三维激光测距系统坐标系的XZ平面坐标系内x值为正的实验平台边角点和上述四个投影点的坐标值，分别求出三维激光测距系统精细扫描区域以及三维激光测距系统快速旋转区域，并将其转换成控制器的控制代码；进而实现三维激光测距系统采集过程，该采集过程包括快速扫描模式和精细扫描模式，具体为从三维激光测距系统的初始位置开始进行快速扫描模式，使激光传感器快速旋转到精细扫描区域的起始角度，则开始精细扫描模式，在此模式下激光传感器精细扫描，旋转到终止角度时，则此工作周期完成，并进入到下一个工作周期；从采集后的点云数据提取出精细扫描模式中的点云数据，能够快速得到工件精确的尺寸、位置和姿态信息。