一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法及系统，属于智能制造领域，方法包括：通过2D相机和两个2D激光轮廓仪对零件的姿态和销孔的位置进行示教拍摄，获得示教数据；后续的每一次抓取前，将机器人抓手放置于所述拍摄点位，并进行预抓取拍摄，获得预抓取数据；比较预抓取数据和所述示教数据的差别，得到偏移信息，并根据偏移信息对当前的预抓取数据进行补偿，得到正确的抓取信息；根据抓取信息将机器人移动至正确位置完成对零件的抓取。本发明专利技术通过改进测量架构，采用2D相机配合2D激光轮廓仪来实现大型零件的三维姿态解算并完成高精度抓取，不仅精度高而且成本比3D相机低很多，实现机器视觉抓取在工业领域的推广应用。域的推广应用。域的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能制造领域，尤其涉及一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法及系统。

技术介绍

[0002]在智能制造中，由机器人对大型零件进行抓取是非常常见且重要的技术之一，现在的机器人零件抓取主要分为两大类，一类是有序抓取，另一类是无序抓取，其中有序抓取又分为普通抓取和高精度抓取，而无序抓取通常要求精度不高。这几种抓取方式中，有序抓取精度要求不高的情况无需视觉引导，但是当抓取精度要求较高的时候，就必须使用视觉对机器人进行引导确保抓取位置精度得到保证。
[0003]对于常见的用于引导的机器视觉系统主要分为两类，一种是由2D相机、镜头和光源组成的二维视觉引导方案，主要负责完成对平面零件的位置解算和定位；另外一种就是由3D相机直接拍摄三维零件实现对机器人的三维空间位置引导，与2D相机相比三维相机成本相对较高，仅有立体空间的特殊需求时才会使用。
[0004]现有的2D视觉系统仅能引导二维的零件位置和平面旋转角度进行抓取，无法对抓取物的三维姿态进行判断和测量，尤其是零件的俯仰角度，因此单纯的2D相机有时可能无法达到预期的效果，当然该情况通常会考虑3D相机来进行机器人引导，但是3D相机价格是2D相机的10
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20倍，这对智能制造和机器视觉的推广挑战较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中机器人对零件的视觉抓取存在的问题，提供了一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法及系统。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]提供一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，所述方法包括：
[0008]将机器人抓手上的定位销准确插入待抓取零件的销孔中，并在所述零件上方选取拍摄点位；
[0009]将所述机器人抓手平移至所述拍摄点位，并通过2D相机和两个2D激光轮廓仪对零件的姿态和销孔的位置进行示教拍摄，获得示教数据；
[0010]后续的每一次抓取前，将所述机器人抓手放置于所述拍摄点位，并进行预抓取拍摄，获得预抓取数据；
[0011]比较所述预抓取数据和所述示教数据的差别，得到偏移信息，并根据所述偏移信息对当前的预抓取数据进行补偿，得到正确的抓取信息；
[0012]根据所述抓取信息将机器人移动至正确位置完成对零件的抓取。
[0013]作为一优选项，所述示教数据包括两个2D激光轮廓仪的两条激光线形成平面的法向量、两个销孔中心连线的斜率和两个销孔中心的坐标位置。
[0014]作为一优选项，所述示教数据还包括进行示教拍摄时机器人抓手所在平面的法向
量。
[0015]作为一优选项，所述偏移信息包括预抓取时机器人抓手所在平面的法向量与示教拍摄时机器人抓手所在平面的法向量之间的偏移量。
[0016]作为一优选项，所述偏移信息包括预抓取拍摄时与示教拍摄时两个销孔中心连线的斜率的偏移量、两个销孔中心的坐标位置的偏移量。
[0017]作为一优选项，所述将机器人抓手上的定位销准确插入待抓取零件的销孔中，包括：
[0018]保持待抓取零件水平，机器人抓手的定位销垂直于所述零件所在平面。
[0019]本专利技术还提供一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取系统，所述系统包括：
[0020]机器人抓手，所述机器人抓手上设有定位销；
[0021]2D激光轮廓仪，所述2D激光轮廓仪设置在所述机器人抓手上；
[0022]2D相机，所述2D相机设置在所述机器人抓手上；
[0023]零件，所述零件为具有孔特征的大型零件；
[0024]控制器，所述控制器用于控制所述机器人抓手进行示教抓取、预抓取和正式抓取、控制2D激光轮廓仪和2D相机进行示教拍摄和预抓取拍摄。
[0025]作为一优选项，一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取系统，所述控制器还用于比较所述预抓取和所述示教抓取的差别，得到偏移信息，并根据所述偏移信息对当前的预抓取进行数据补偿。
[0026]作为一优选项，一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取系统，，系统包括两个2D激光轮廓仪和1个2D相机。
[0027]作为一优选项，一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取系统，所述两个2D激光轮廓仪设在零件所在平面区域的正上方，所述2D相机设在两个相距较远的销孔上方。
[0028]需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
[0029]与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
[0030](1)本专利技术采用2D相机配合2D激光轮廓仪相结合的测量架构不仅精度高而且成本比3D相机低很多，有助于实现机器视觉抓取在工业领域的推广应用。
[0031](2)本专利技术对于具有孔特征的大型零件实现三维姿态解算并完成高精度抓取。
附图说明
[0032]图1为本专利技术一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法的流程图；
[0033]图2为本专利技术一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取系统的示意图；
[0034]图3为本专利技术2D激光轮廓仪的位置设置计算的几何示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0039]本专利技术本专利技术主要采用2D相机2与2D激光轮廓仪1相结合的测量架构，对于具有孔特征的大型零件实现三维姿态解算并完成高精度抓取，不仅精度高而且成本比3D相机低很多，有助于实现机器视觉抓取在工业领域的推广应用。
[0040]实施例1
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，其特征在于，所述方法包括：将机器人抓手上的定位销准确插入待抓取零件(3)的销孔中，并在所述零件(3)上方选取拍摄点位；将所述机器人抓手平移至所述拍摄点位，并通过2D相机(2)和两个2D激光轮廓仪(1)对零件(3)的姿态和销孔的位置进行示教拍摄，获得示教数据；后续的每一次抓取前，将所述机器人抓手放置于所述拍摄点位，并进行预抓取拍摄，获得预抓取数据；比较所述预抓取数据和所述示教数据的差别，得到偏移信息，并根据所述偏移信息对当前的预抓取数据进行补偿，得到正确的抓取信息；根据所述抓取信息将机器人移动至正确位置完成对零件(3)的抓取。2.根据权利要求1所述的一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，其特征在于，所述示教数据包括两个2D激光轮廓仪(1)的两条激光线形成平面的法向量、两个销孔中心连线的斜率和两个销孔中心的坐标位置。3.根据权利要求2所述的一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，其特征在于，所述示教数据还包括进行示教拍摄时机器人抓手所在平面的法向量。4.根据权利要求3所述的一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，其特征在于，所述偏移信息包括预抓取时机器人抓手所在平面的法向量与示教拍摄时机器人抓手所在平面的法向量之间的偏移量。5.根据权利要求3所述的一种基于2D激光轮廓仪与2D相机的带孔零件抓取方法，其特征在于，所述偏移信息包括预抓取拍摄时与示教拍摄时两个销孔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建伟，刘佳桐，代荣富，胡大勇，
申请(专利权)人：成都宋元光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：