[发明专利]基于双目视觉的接头拧紧角度自动预测装置及系统

权利要求书

1.一种基于双目视觉的接头拧紧角度自动预测装置，其特征在于，包括基座和双目视觉检测设备；

所述基座沿长度方向依次设置有第一固定机构和第二固定机构，所述第一固定机构用于固定具有内螺纹的第一工件，所述第二固定机构用于固定具有外螺纹的第二工件；

所述双目视觉检测设备活动装设于所述基座上方，用于依次获取所述第一工件的内螺纹图像和所述第二工件的外螺纹图像，并基于预设的计算规则通过所述内螺纹图像获取内螺纹起始角参数、通过所述外螺纹图像获取外螺纹起始角参数和外螺纹终止角参数，进而获取第二工件与第一工件在装配时的拧紧角度；

其中，所述预设的计算规则包括以下步骤：基于预设的第一选取规则从螺纹图像中选取第一区域，作为第一待检测区域，并获得第一待检测区域图像矩阵M₂，基于高斯核函数对所述第一待检测区域图像矩阵M₂进行卷积平滑处理以及向量化，得到待检测物体的待检测向量数据v_2g，v_2g∈R^height；其中，M₂∈R^{height×width}，height为第一待检测区域图像的高度，width为第一待检测区域图像的宽度；

通过相关性计算得到模板向量数据v_g与待检测向量数据的匹配度曲线m，对所述匹配度曲线进行极大值抑制，以获取螺距L和螺纹起始角θ/螺纹终止角；

其中，m＝-v_g*v_2g，

m_nms为匹配度曲线的极大值，index_nms为极大值在原序列中的索引，index_nms∈R^k；

k为index_nms序列的长度；

其中，所述预设的第一选取规则为：使所述第一区域的上顶边/下顶边与工件的顶面/底面平齐，且所述第一区域的高度至少包含第一数量的螺纹线，所述第一区域的宽度区域每一行中不会同时出现属于不同螺纹的像素；

其中，所述模板向量数据的获取方法包括以下步骤：步骤A100，基于双目视觉设备获取平行于模板工件中轴面的螺纹图像，并调整螺纹轴线使其与坐标轴竖直线平行，作为模板图像；

步骤A200，基于预设的第一选取规则从所述模板图像中选取第一区域；

步骤A300，基于预设的第二选取规则从所述第一区域中选取第二区域，所述预设的第二选取规则为：使所述第二区域的上顶边/下顶边和宽度与所述第一区域的上顶边/下顶边和宽度相同，并调整所述第二区域的高度以使所述第二区域内至少包含第二数量的螺纹线；

步骤A400，获取所述第二区域图像的矩阵，基于高斯核函数对所述二区域图像的矩阵依次进行卷积平滑和向量化，得到模板向量数据。

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的接头拧紧角度自动预测装置，其特征在于，所述基座位于水平面，所述双目视觉检测设备具有沿水平方向的移动自由度、沿竖直方向的移动自由度和旋转自由度。

3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的接头拧紧角度自动预测装置，其特征在于，所述双目视觉检测设备包括三自由度运动模块、视觉自动对焦模块、双目视觉检测模块；

所述三自由度运动模块包括移动架、升降旋转机构和夹持机构，所述移动架为门型框架，所述门型框架的两端分别与基座上的两个沿长度方式设置的轨道匹配，所述门型框架能够沿所述轨道延伸方向运动；所述升降旋转机构竖直装设于所述门型框架的上横梁，所述升降旋转机构的下端与所述夹持机构连接，所述升降旋转机构能够带动所述夹持机构沿竖直方向移动和/或转动；所述视觉自动对焦模块和所述双目视觉检测模块均装设于所述夹持机构。

4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的接头拧紧角度自动预测装置，其特征在于，所述双目视觉检测模块包括两台相机和两个环形光源，两个所述环形光源分别套设于两个所述相机的外部；

所述夹持机构具有沿竖直方向对称设置的两个夹持端，两个夹持端向内收缩并呈预设角度设置，两个夹持端分别用于夹持两台相机。