基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法、系统及存储介质，所述方法包括：通过焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标；使用标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行；调整机器人使相机成像清晰且中心大致为焊点中心，记录机器人拍照位置及焊点像素位置，将焊点用矩形框裁剪出来作为模板；在相机拍摄平面，以拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，计算焊点标定偏差；将焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标。本发明专利技术保证焊点质量检测的定位精度，鲁棒性好；保证探头检测焊点时不会过分挤压焊点，导致水膜破裂。

【技术实现步骤摘要】
基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法、系统及介质
本专利技术涉及车身焊点质量检测
，尤其涉及一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法、系统及存储介质。
技术介绍
目前各大整车厂检测白车身焊点质量通常只是人工抽检的方式。需要手持检测探头(超声波探头或者涡流漏磁探头)对准焊点位置，然后才能得到理想信号，而影响焊点检测自动化实现的主要因素就是检测探头的定位精度不能保证。人工检测或现有定位技术在白车身焊点检测上存在的主要缺陷是：1)车身复杂曲面较多，现有的二维定位方法，无法满足探头定位要求；现有的超声波探头虽然能够采样到超声波信号，但采集的超声波非稳态信号，容易受外界干扰；2)现有的手眼标定技术通常使用光学棋盘玻璃板进行手眼标定，但是焊点在车身上的分布复杂，通常分布在车身板交叉处甚至有些关键焊点分布在大幅度弯曲面上，因此难以放置标定板进行手眼标定；3)现有的双目测距当基线B(两相机之间的距离)是物距z的0.8～2.2倍时，视觉系统的测量误差低，B<0.5z或者B>3z，测量误差较高。车间的生产环境中空间比较狭小，放置双目相机时，基线B远小于z，测量误差较大，难以满足测距要求。4)传统图像处理技术难以处理光污染下的图片，难以识别焊点。超声波探伤仪检测汽车焊点，以人工方式检测时，需要手持超声波探头对焊点位置且保证与焊点表面垂直，因此，如何提取有效实现焊点定位检测成为自动检测的一大难题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法、系统及存储介质，以解决复杂车身平面标定、深度方向的高精度测距、光污染下图像处理，提升焊点定位检测准确性与精度。为实现上述目的，本专利技术提出一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，所述方法包括以下步骤：通过预先训练出的焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标，以进行焊点识别和定位焊点中心；使用预设的标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行；调整机器人使相机成像清晰且中心大致为焊点中心，记录机器人拍照位置以及焊点像素位置，并将焊点用矩形框裁剪出来作为模板；在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差；将所述焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标。其中，所述在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差的步骤包括：在相机拍摄平面，以拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，记录此时机器人位置和模板匹配结果；移动机器人到其他不同位置重复上面的操作；计算出焊点平面和机器人对应平面的转换关系，得到焊点标定平面偏差。其中，所述在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差的步骤还包括：不改机器人探头的角度姿态，移动机器人，通过所述平面偏差引导激光对准车身焊点中心，并且焊点中心处于激光测距仪的量程范围内，使用激光测距仪进行探头与焊点法向测距，并分析激光测距方向对应的机器人坐标轴和两者之间的正负转换关系，得到焊点标定深度偏差。其中，所述将所述焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标的步骤包括：将所述焊点标定偏差传递给机器人，不改变机器人探头的角度姿态，移动机器人将探头末端对准焊点中心，将此时的机器人坐标记录为当前检测焊点的标定位置；将标定位置与平面偏差和深度偏差结合，引导机器人进行移动，使得探头到达车身上相应的焊点，然后进行检测。其中，所述预设的标定法为张正有标定法。其中，所述通过预先训练出的焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标，以进行焊点识别和定位焊点中心的步骤之前还包括：使用海量数据和深度学习的YOLO3框架训练出焊点检测与分割模型。其中，所述使用预设的标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行的步骤之前还包括：粗略规划机器人检测轨迹，包括：拍照位置、激光位置、焊点检测位置。本专利技术还提出一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有基于模板匹配的白车身焊点3D标定程序，所述基于模板匹配的白车身焊点3D标定程序被处理器运行时实现如上所述的方法的步骤。本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于模板匹配的白车身焊点3D标定程序，所述基于模板匹配的白车身焊点3D标定程序被处理器运行时实现如上所述的方法的步骤。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种白车身焊点质量自动化检测中的3D标定方法，采用“模板匹配机器移动标定+激光测距”的方法，实现白车身复杂曲面上焊点的3D手眼标定，保证焊点质量的检测的定位精度，通过“模板匹配+透射变换”的主动手眼标定方法，解决了车身复杂环境下常规标定算法难以实现且精度不高的的问题；通过“机器人示教+激光测距+二维视觉定位”相结合的焊点定位方法，解决了自动化检测过程中，对探头3D定位的高精度要求；基于深度学习的焊点定位技术，可以识别不同光通量下成像的焊点及焊点中心，鲁棒性十分好。改进标定技术实现对处于各种环境(平面、曲面、角落)中目标焊点的脱板手眼标定；在二维平面标定的基础上实现三维标定技术，保证探头检测焊点时不会过分挤压焊点，导致水膜破裂。附图说明图1是本专利技术基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法的流程示意图；图2是本专利技术深度学习模型处理效果示意图；图3是本专利技术平面标定界面图；图4是本专利技术激光标定界面图；图5是本专利技术运行时激光处理流程示意图；图6是本专利技术激光测距误差分析图。为了使本专利技术的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术提出一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，所述方法包括以下步骤：S1，通过预先训练出的焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标，以进行焊点识别和定位焊点中心；S2，使用预设的标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行；S3，调整机器人使相机成像清晰且中心大致为焊点中心，记录机器人拍照位置以及焊点像素位置，并将焊点用矩形框裁剪出来作为模板；S4，在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差；S5，将所述焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标。其中，所述在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n通过预先训练出的焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标，以进行焊点识别和定位焊点中心；/n使用预设的标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行；/n调整机器人使相机成像清晰且中心大致为焊点中心，记录机器人拍照位置以及焊点像素位置，并将焊点用矩形框裁剪出来作为模板；/n在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差；/n将所述焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过预先训练出的焊点检测与分割模型分割出焊点，并将分割出的焊点中心转换为像素坐标，以进行焊点识别和定位焊点中心；
使用预设的标定法进行相机标定，利用标定结果进行相机矫正使得相机平面与机器人坐标平面平行；
调整机器人使相机成像清晰且中心大致为焊点中心，记录机器人拍照位置以及焊点像素位置，并将焊点用矩形框裁剪出来作为模板；
在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差；
将所述焊点标定偏差传递给机器人，对探头检测焊点进行定标。


2.根据权利要求1所述的基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，其特征在于，所述在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差的步骤包括：
在相机拍摄平面，以拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，记录此时机器人位置和模板匹配结果；
移动机器人到其他不同位置重复上面的操作；计算出焊点平面和机器人对应平面的转换关系，得到焊点标定平面偏差。


3.根据权利要求2所述的基于模板匹配的白车身焊点3D标定方法，其特征在于，所述在相机拍摄平面，以所述拍照位置为原点移动机器人，拍照成像，进行模板匹配，基于模板匹配结果计算焊点标定偏差的步骤还包括：
不改机器人探头的角度姿态，移动机器人，通过所述平面偏差引导激光对准车身焊点中心，并且焊点中心处于激光测距仪的量程范围内，使用激光测距仪进行探头与焊点法向测距，并分析激光测距方向对应的机器人坐标轴和两者之间的正负转换关系，得到焊点标定深度偏差。


4.根据权利要求3所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，周江奇，郑宏良，何道聪，何智成，何仝，
申请(专利权)人：上汽通用五菱汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45