[发明专利]一种基于视觉测速定位的机械臂引导系统和方法

说明书

本发明提供一种基于视觉测速定位的机械臂引导系统和方法，其系统包括机械臂、传送带、摄像机和上位机控制器，所述传送带放置在机械臂活动范围内，所述摄像机安装在传送带上方，所述上位机控制器连接摄像机和机械臂，用于接收摄像机获取的图像数据，并通过视觉软件测速定位后，发送控制指令给机械臂，引导机械臂抓取传送带上的工件。该机械臂引导系统相比单独的机械臂来说，设置更灵活，能够抓取不同位置的工件，可应用范围更广；相比视觉伺服系统来说，效率更高，成本更低，其能配合不同生产线，完成不同工序，且对现有生产线改动少，投资低。

技术领域

本发明涉及机械臂设备技术领域，尤其涉及一种基于视觉测速定位的机械臂引导系统和方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，无人化、智能化正成为制造业的发展潮流与趋势，机械臂作为一种灵活，高效，高精的载体正得到越来越多地应用。但常规机械臂是通过预先编程来完成任务的，智能程度低，受限条件多，尤其对于动态工件无法准确定位。而采用视觉伺服机械臂的话，成本太高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种基于视觉测速定位的机械臂引导系统和方法，能够在简单的机械结构下，精准的对动态工件进行定位。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于视觉测速定位的机械臂引导系统，包括机械臂、传送带、摄像机和上位机控制器，所述传送带放置在机械臂活动范围内，所述摄像机安装在传送带上方，所述上位机控制器连接摄像机和机械臂，用于接收摄像机获取的图像数据，并通过视觉软件测速定位后，发送控制指令给机械臂，引导机械臂抓取传送带上的工件。

进一步的，所述上位机控制器包括视觉标定模块、视觉识别定位模块、视觉测速模块和视觉引导机械臂模块；

所述视觉标定模块，用于建立坐标系，并记录机械臂的初始坐标，完成工件视觉坐标到机械臂的坐标的转换；

所述视觉识别定位模块，用于获得目标工件的位置以及摆放角度；

所述视觉测速模块，用于确定目标工件位于传送带的位置以及运动速度；

所述视觉引导机械臂模块，用于根据视觉标定模块、视觉识别定位模块和视觉测速模块所得到的数据引导机械臂前去抓取目标工件。

一种基于视觉测速定位的机械臂引导方法，包括机械臂、传送带和摄像机，传送带放置在机械臂活动范围内，摄像机安装在传送带上方；

该方法包括以下步骤：

步骤S1、在摄像机的视野内标出原点、x轴、y轴，建立坐标系；

步骤S2、记录机械臂的初始坐标，完成工件视觉坐标到机械臂的坐标的转换；

步骤S3、获得模板工件的原图模板和缩放图模板；

步骤S4、通过对比模板工件的原图模板和缩放图模板，获得目标工件的位置以及摆放角度；

步骤S5、确定目标工件位于传送带的位置以及运动速度；

步骤S6、根据机械臂的位置与目标工件位置、摆放角度和运动速度引导机械臂抓取目标工件。

优选的，步骤S2中，控制机械臂运动到坐标系对应的坐标位置，该位置作为机械臂的初始位置，并记录当前位置的机械臂的坐标，通过计算获得坐标系到机械臂的坐标的转换矩阵。

优选的，步骤S3中，对待抓取模板工件进行拍照，并对原图进行缩放处理，再对原图及缩放图做Sobel梯度处理，求出模板中X方向的梯度方向图之和与Y方向的梯度方向图之和，再分别求出不同角度的梯度图之和，累加作为最终的原图模板和缩放图模板。