[发明专利]一种基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法

说明书

本发明属于自动化测量相关技术领域，其公开了一种基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法，所述零件特征机器人快速视觉定位方法基于在位置1处扫描标准球阵及零件计算得到的零件特征在标准球阵局部坐标系下的坐标和通过扫描位置2处的标准球阵创建的局部坐标系，可以快速定位零件特征在空间中的坐标，并指导机器人完成零件的安装和拆卸；其中，基于得到的变换矩阵将位置1处的零件特征在标准球阵点云局部坐标系下的坐标通过坐标变换计算得到位置2处的零件特征在机器人基坐标系下的坐标，由此完成快速视觉定位。本发明的适用性较强，且极大地提高了精度，适用范围广。

技术领域

本发明属于自动化测量相关技术领域，更具体地，涉及一种基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法。

背景技术

零件特征位姿的确定是零件定位安装和拆卸的重要前提，在以机器人为主要载体的智能制造和装备领域，集成传感器、操作软件，以视觉定位代替传统人工肉眼识别定位，进而分析计算得到零件特征在空间中的位姿，已成为目前智能制造及自动化测量领域的研究方向之一。

零件的服役条件往往受到周边环境的约束，但零件服役在高温、高粉尘等极其恶劣的环境中时，零件的安装拆卸变得十分困难。传统的零件安装和拆卸采用人工肉眼识别定位法，这种方法依赖人工操作、效率低，随意性大、主观意识强、定位不准确，导致零件的安装和拆卸不可靠，且容易发生安全事故。相应地，本领域存在着发展一种定位准确性较好的基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法，所述方法采用非接触式测量技术，基于环境友好下的标准球阵对零件特征进行快速定位。其中，非接触式测量具体为六自由度工业机器人带动光栅式双目面阵扫描仪完成自动测量，标准球阵中的标准球均为标准哑光陶瓷球，基于在位置1处扫描标准球阵及零件计算得到零件特征在标准球阵局部坐标系下的坐标和通过扫描位置2处的标准球阵创建的局部坐标系，可以快速定位零件特征在空间中的坐标，并指导机器人完成零件的安装和拆卸。同时，所述方法利用六自由度工业机器人带动光栅式双目面阵扫描仪在环境友好的情况下对标准球阵及零件进行扫描测量的方式确定零件特征在标准球阵局部坐标系的空间坐标，在环境恶劣的其他位置仅通过扫描标准球阵并以同样的方式创建局部坐标系即可快速定位零件特征在空间中的位姿，且本发明可以对服役环境恶劣的零件特征进行快速视觉定位，解决了人工肉眼识别定位零件特征存在的问题，具有实用性强，定位精度高，适用范围广等优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于标准球阵的零件特征机器人快速视觉定位方法，所述方法包括以下步骤：

(1)位于零件周围的位置1处的机器人带动扫描仪分别扫描测量至少含有三个不同直径大小标准球的标准球原始点云1及需定位零件原始点云；

(2)对标准球原始点云1执行点云分割以得到标准球阵点云；

(3)基于分割得到的标准球阵点云构建局部坐标系并计算得到局部坐标系到测量坐标系的变换矩阵；

(4)对需定位零件原始点云执行点云分割以得到零件测量点云；

(5)将所述零件测量点云作为测试模型，与作为参考模型的零件标准模型进行匹配，并计算得到零件特征位姿；

(6)基于得到的变换矩阵所组成的坐标变换矩阵组来计算零件特征在标准球阵点云局部坐标系下的坐标；

(7)位置2处的机器人带动扫描仪扫描测量至少含有三个不同直径大小标准球的标准球原始点云2；

(8)对标准球原始点云2执行点云分割以得到标准球阵点云2；

(9)基于所述标准球点云2构建局部坐标系并计算该局部坐标系到对应的测量坐标系的变换矩阵；