[发明专利]一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法

说明书

基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法：用线激光双目测量方法测投到置物平台激光线的三维数据；线激光完整扫置物平台，用线激光双目测量方法得置物平台轮廓三维数据；依置物平台轮廓三维数据得轮廓带法线点云图；提前输入系统的工件三维模型转为带法线点云数据；对模型、场景带法线点云数据均匀采样；依采样点云数据算模型任意两点点对特征生成四维查找表；依采样场景点计算场景任意两点点对特征；用四维查找表找模型相似点对；相似点对选最优匹配；匹配结果后验使结果准确；控制系统依匹配结果控制机械臂移动并抓工件。本发明抗环境干扰强；能准确识别目标工件；算法简单、计算量小、实时性好、可靠性高，能适应繁杂工艺过程，有良好应用前景。

技术领域

本发明属于机械臂抓取控制技术领域，具体涉及一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法。

背景技术

随着生产制造业不断发展，人们对自动化要求不断提高，传统的人工操作、简单机械生产不断受到挑战。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，能够自动执行工作。为了让工业机器人操作更为灵活，实用性更为广泛，常常利用视觉技术作为机器人的工作引导。

现阶段使用机器人抓取目标物体通常利用双目视觉作为视觉引导，但由于双目相机精度有限，图像处理算法比较繁琐，实际使用时识别不够准确，还需要在物体上做标记，往往有很大的局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，利用运动的线激光加双目相机来精确获取目标物体的轮廓数据，进而计算出目标物体的三维坐标，根据三维坐标控制机械臂自动到达目标位置，实现工件的抓取，解决工业装配或上下料的自动化问题，降低人力成本，提高生产效率。本发明的主要内容是：

一种基于线激光双目立体视觉的工件抓取方法，包括：利用线激光双目测量方法测定投射到置物平台上激光扫描线的三维数据；线激光完整扫描置物平台，利用线激光双目测量方法得到置物平台完整的轮廓三维数据；根据获取的完整置物平台轮廓三维数据生成轮廓带法线的点云图；将提前输入到系统的工件三维模型转换为带有法线的点云数据；对模型、场景带有法线的点云数据进行均匀采样；根据采样的点云数据计算模型任意两点的点对特征，生成四维查找表；根据采样的场景点计算场景中任意两点的点对特征；通过四维查找表，得到模型中所有相似点对；对相似点对进行选择，选取最优匹配结果；对匹配结果进行后验，确保匹配结果准确性；控制系统根据匹配结果控制机械臂移动到置物平台相应位置并抓取工件。

进一步地，所述线激光双目测量方法包括：对双目相机进行立体标定；通过双目相机的左摄像头和右摄像头分别获取目标物体的左图像和右图像；对获取的左图像和右图像进行立体校正，使校正后的左图像和右图像行对准；对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对；根据线激光成像匹配点对得到左右图像视差，根据左右图像视差计算该激光线投射处的目标物体轮廓三维数据。

进一步地，所述对校正后的左图像和右图像进行匹配得到线激光成像匹配点对包括：在匹配之前利用亚像素数值极值检测算法精确定位激光线的位置，所用亚像素数值极值检测算法可以是高斯近似、抛物线近似、质心算法、线性插值、数值微分滤波。

进一步地，所述线激光发射器及双目相机位置相对固定，所述线激光完整扫描置物平台的操作方式是匀速移动线激光发射器及双目相机，使线激光匀速扫描置物平台。

进一步地，所述法线的获取方式为：以点M为例，选取与M距离小于一定值的所有点，进行pca分解，特征值最小的特征向量即为法线。

进一步地，所述均匀采样包括：设定采样间隔Δd＝a*MinD，MinD为模型最大长度，a为小于1的常数，a越小采样间隔越小；计算点云最大最小尺寸，算法根据尺寸和采样间隔，计算采样后点云数量；根据每个点的坐标判断哪些点在一个体素单元内，及哪些点合并为一个点；计算每个体素内的所有点的中心点，即为采样后的点，法线为所有法线均值。