[发明专利]一种基于三维点云的安全定位方法

说明书

本发明公开了一种基于三维点云的安全定位方法，包括以下步骤：S1、三维点云定位：建立待测物体所处现实坐标系，将所述三维点云转换成所述现实坐标系表示；S2、三维点云限位：根据所述待测物体形状及坐标，确定位于安全范围内所述三维点云位置；S3、三维点云滤波：将安全范围内的所述三维点云进一步平滑处理，排除外界光干扰。本发明提供的定位方法，设置了点云对应现实坐标的安全范围，同时进行了滤波处理，提高了点云数据精度，提高了三维点云定位方法的安全性。

技术领域

本发明涉及机器视定位技术领域，具体涉及一种基于三维点云的安全定位方法。

背景技术

在工业自动化生产，很多会采用机械手完成工件的移动和取放，对机械手的控制中，定位及物料是否存在判断是重要一环。现有技术中，基于机器视觉定位的一种方法是在待抓取物体上设置标签信息，通过机器视觉对标签信息进行识别和定位从而驱动机械手进行抓取，这种方法需要人工参与，影响工作效率；另一种方法是通过采集待抓取物体的二维图像，通过对图像特征提取分析进行目标识别与定位，这种方法算法较为复杂，运算时间较长，且这种定位方法对于待抓取物体的表面形状较为敏感，对于不同形状的待抓取物体需要运行不同算法进行特征提取，严重影响了生产效率。在工业生产中，很多情况下抓取对象为随意堆放的工件，不针对抓取顺序时，现有技术的视觉定位方法较为复杂，应用要求高，且现有技术的视觉定位方法中很少提及安全限位，不能有效避免机械手与周围环境的碰撞，影响机械手使用寿命。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的视觉定位方法计算量大，应用要求高且未进行安全限位等问题，提供一种基于三维点云的安全定位方法，能够实现对随意堆放待测物体的安全定位，提高机械手的抓取效率。

本发明提供一种基于三维点云的安全定位方法，包括以下步骤：

S1、三维点云定位：建立待测物体所处现实坐标系，将三维点云转换成现实坐标系表示；

S2、三维点云限位：根据待测物体形状及坐标，确定位于安全范围内三维点云位置；

S3、三维点云滤波：将安全范围内的三维点云进一步平滑处理，排除外界光干扰。

本发明提供一种基于三维点云的安全定位方法，作为优选方式，步骤S1进一步包括以下步骤：

S11、三维点云获取：以激光三角法原理获取三维点云，将相对位置固定的相机和激光发生器组合为拍摄系统；

S12、建立现实坐标系：以所述图像采集单元所在平面的所述抓取对象中心位置为所述现实坐标系原点，以坐标系原点指向待测物体方向为Z向，以拍摄系统移动拍摄方向为X向，根据右手定则确定Y向，拍摄系统所在平面为待测物体最高点所在平面；

S13、点云坐标映射：拍摄系统捕获待测物体成像图像数目为N，单张图像分辨率行数为M，所以成像图像按拍摄顺序合成后可获得m行n列的二维矩阵A：

其中：

A为具有高度信息的二维矩阵；

a_mn为二维矩阵A第m行n列点的深度值；

二维矩阵A中第m行n列点在现实坐标系中具有如下表示：

其中：

a_mn为二维矩阵A第m行n列的深度值；

X为起拍点到结束拍照点的距离；

N为待测物体成像图像数目；

M为单张图像分辨率的行数；

k为成像尺寸关系中常值系数；

成像尺寸关系式为：