[发明专利]一种基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝方法

权利要求书

1.一种基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，应用一种基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝装置进行定位螺孔及锁卸螺丝，所述基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝装置包括视觉测量模块和控制执行模块，所述视觉测量模块和所述控制执行模块之间通过网络进行数据传输与通讯；所述视觉测量模块包括双目摄像头、粗定位摄像头和激光打点器；所述控制执行模块包括机械臂单元和计算机，所述机械臂单元包括大扭矩拧紧枪、机械臂小臂、机械臂大臂、机械臂控制箱、基座和螺丝套筒；所述大扭矩拧紧枪、所述螺丝套筒、所述双目摄像头和所述激光打点器位于所述机械臂单元的末端；其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：所述基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝装置的初始化，包括设定其各个部件的初始化位置，检测其各个部件的功能是否正常，确认电路、通讯是否正常；

步骤2：利用所述粗定位摄像头采集待检修工件上的目标螺丝或螺孔的图像，确认所述目标螺丝或螺孔基于所述粗定位摄像头坐标系下的中心坐标，根据所述粗定位摄像头与所述基座的相对位置，再将基于所述粗定位摄像头的坐标系下的所述目标螺丝或螺孔中心坐标转换到基于所述基座的坐标系下的坐标，并将这些位置数据传输给所述计算机；

步骤3：所述计算机根据接收到的所述目标螺丝或螺孔的位置数据，经过综合处理所述位置数据后生成运动控制指令，并将所述运动控制指令传送给所述机械臂控制箱；

步骤4：所述机械臂控制箱根据所述运动控制指令，通过驱动伺服电机转动，带动机械臂单元末端的所述大扭矩拧紧枪或所述螺丝套筒或所述双目摄像头或所述激光打点器向靠近所述目标螺丝或螺孔的方向运动，计算所述大扭矩拧紧枪或所述螺丝套筒或所述双目摄像头或所述激光打点器的当前位置与目标位置之间的差距，判断所述差距是否在阈值范围内，若是，则进入步骤5，若不是，则返回步骤2；

步骤5：所述机械臂单元末端的所述大扭矩拧紧枪或所述螺丝套筒或所述双目摄像头或所述激光打点器运动到目标位置的阈值范围内时，所述目标螺丝或螺孔将进入所述机械臂单元末端的所述双目摄像头的工作范围，此时利用双目视觉对所述目标螺丝或螺孔进行再次精确定位，确定所述目标螺丝或螺孔的姿态信息；

步骤6：根据获取的所述目标螺丝或螺孔的位置信息和姿态信息，进行拧进或卸下螺丝。

2.根据权利要求1所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：所述步骤2中的确认所述目标螺丝或螺孔的位置信息，采用的是模板匹配法，基于设定好的螺孔模板，计算采集的所述目标螺丝或螺孔的图像与所述螺孔模板中的每个螺丝或螺孔的相似度，以寻找所述目标螺丝或螺孔的位置，拟合出基于所述粗定位摄像头坐标系下的所述目标螺丝或螺孔的中心坐标。

3.根据权利要求1所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：所述步骤2中的所述目标螺丝或螺孔中心坐标由所述粗定位摄像头坐标系下的变换到所述基座坐标系下的，坐标转换可通过旋转、平移的方式。

4.根据权利要求1所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：所述步骤4中的计算所述当前位置与所述目标位置之间的差距，将所述差距定义为运动学误差函数值，所述运动学误差函数值被传送至所述计算机，并影响所述运动控制指令的产生。

5.根据权利要求1所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：所述步骤5中的精确定位，搜寻所述目标螺丝或螺孔采用的是基于区域相关的匹配方法，匹配所述双目摄像头的左右摄像头所拍摄的固定尺寸的图像窗口，基于相似度准则度量两个图像窗口间的相关性。

6.根据权利要求5所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：当所述相似度准则最大时，此时两个图像的搜索区域中对应的像素点是匹配的。

7.根据权利要求5所述的基于视觉伺服的螺孔定位及锁卸螺丝的方法，其特征在于：基于区域相关的匹配方法中确认区域的方法是，将以所述目标螺丝或螺孔为圆心的局部区域放大，并利用所述激光打点器对所述局部区域打上激光记号点，在所述激光记号点中选取三个特征点，利用所述三个特征点确定一个平面。