[发明专利]基于计算机视觉的机械手跟踪定位在线识别与纠偏方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的机械手跟踪定位在线识别与纠偏方法，采用计算机视觉技术获取机械手与所跟踪目标的同步运动状态图片，进行数字图像分析与处理，得出机械手与所跟踪目标的几何中心位置的相对偏差，机械手伺服控制系统根据该偏差值对机械手现有轨迹进行调整，从而完成机械手对跟踪运动目标的精确定位。本发明可实现对周期性变速运动机械手与所要跟踪定位的具有规则几何形状的运动目标之间的相对位置偏差的在线自动检测及校准；可以有效消除因机械手抖动等干扰因素引起的随机误差；有利于提高机械包装生产领域的自动化水平，保证生产质量，增大经济效益。

技术领域

本发明涉及一种生产包装机械自动化领域，特别是一种基于计算机视觉的机械手跟踪定位在线识别与纠偏方法。

背景技术

在一类伺服多轴同步运动的机械包装生产系统中，应用一种多自由度的机械手，机械手的运动轨迹由多个伺服电机控制，而控制机械手的电机则是作为与主轴同步的虚轴。在主轴的带动下，虚轴完成既定的运动轨迹，使机械手可以完成跟踪由主轴驱动的传送带上所运输的具有规则几何形状的运动目标的任务。如附图1所示，在系统运动过程中，主轴的运动速度是可变的，位于传送带上的相邻运动目标之间的间距是不相等的，机械手往复运动周期跟随主轴运动速度的改变而改变，在每个运动周期内，机械手都可以实现对主轴传送带上的具有规则几何形状的运动目标的定位，从而确保安装在机械手支架上的取物夹准确抓取运动目标并运送到指定存放区域。

然而，随着长时间的生产运行，传送带的松紧和齿轮的齿隙等会发生变化，导致机械手与主轴传送带之间的同步会出现偏差，造成机械手与所跟踪运动目标的几何中心的相对位置发生变化，因而使得安装在机械手上的取物夹不能准确抓取运动目标。在2010年7月7日公开的专利号为“200810189493.2”的“自动纠偏包装机器人”中提供了一种自动化程度高，纠偏准确且体积小的自动纠偏包装机器人，但此专利是针对文件夹，台历，证书等轻简包装对象，对于一些需跟随生产线运动的大型规则包装物体则无具体实施例。此外，针对这类伺服多轴同步运动系统，在现有的机械手跟踪控制技术中，大多靠人工干预，手动对机械手的轨迹偏移进行调整，这使得生产线不智能、及时性差、操作麻烦、降低了生产效率。

目前，随着高科技的快速发展，人类已经进入到一个信息化时代，计算机将越来越广泛地进入到几乎所有领域，而如何赋予计算机一种像人类一样智慧的能力已经成了当下热门话题。计算机视觉就是这样一个系统，它集合了图像处理与模式识别等众多应用领域的技术，使计算机能够像人脑一样，获取外界的事物信息，并在进行了一系列分析与处理以后，可以对外界事物做出相应的反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于计算机视觉的机械手跟踪定位在线识别与纠偏方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于计算机视觉的机械手跟踪定位在线识别与纠偏方法，包括以下步骤：

1)建立计算机视觉处理中的图像采集硬件系统；

2)利用所述图像采集硬件系统采集图片，对采集到的图片进行分析处理，得出机械手与所跟踪运动目标的几何中心的相对位置偏差，机械手伺服控制系统实时获取到该偏差值，并根据该偏差值对机械手既定轨迹进行补偿，机械手在运行过程中会因抖动而引起随机误差，因此，机械手伺服控制系统需要获取过去拍摄到的10—20次图片所得到的偏差值，并对偏差值进行滤波后取平均处理以消除该随机误差，从而完成机械手在水平方向上的位移在线检测与自动纠偏。

步骤1)中，所述图像采集硬件系统建立过程包括以下步骤：

1)将机械手附着在一个新增的可自由旋转的底座上，以增加机械手的自由度，使原来仅可以在平面运动的机械手变为在空间范围内可运动，且底座由一个独立伺服电机控制；