[发明专利]一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法

权利要求书

1.一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，其特征在于，包括机械手、用于对待切割猪肉进行扫描以获取数据信息的三维视觉传感器和用于传送并放置待切割猪肉的传送装置，所述三维传感器通过安装架固定安装，所述机械手的末端装配有刀具；机械手由机械手控制柜控制，三维传感器和机械手控制柜均与工控机控制连接，所述工控机根据三维传感器的扫描信息控制机械手带动刀具对待切割猪肉进行切割。

2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，其特征在于，所述传送装置上安装有用于检测传送装置运动位置的编码器。

3.一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、标定三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的关系；

S2、通过三维传感器获取二维图像，并通过三维传感器的双目相机进行三维重建获取对应的三维点云信息；

S3、对该二维图像进行图像处理，以获取待切割猪肉的肥肉区域信息和瘦肉区域信息，并根据处理结果判断是否存在目标待切割猪肉；

S4、将处理后的图像信息与三维传感器获取的三维点云信息进行一一对应，以得到处理后图像的三维点云信息；

S5、根据处理后图像的三维点云信息，计算出传感器坐标系下猪肉切割的三维数据信息，包括待切割猪肉的切割深度参考点、切割深度、切割行程及切割起点，再将对应的点位坐标转换至机械手坐标系，机械手根据上述信息带动刀具进行切割。

4.根据权利要求3所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S1中三维传感器坐标系和机械手坐标系的标定是通过标定板来实现的：首先确定机械手坐标系，再利用三维传感器提取标定板上各中心编码点的数据，再让机械手依次示教到标定板上对应的编码点位置，从而获得三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的转换矩阵。

5.根据权利要求4所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S3中图像处理的过程如下：

S31、均值滤波，去除图像中的噪声；

S32、动态阈值分割，初步提取亮区域即整块待切割猪肉区域；

S33、闭运算，填充提取区域中的小孔部分，弥合小裂缝；

S34、连通区域，计算得到整块待切割猪肉区域和若干干扰区域；

S35、筛选区域，筛选出面积最大的区域即猪肉区域，并获得特定区域的图像；

S36、动态阈值分割，提取猪肉肥肉区域；

S37、开运算，提取该区域所有像素点得到肥肉信息；

S38、图像逻辑运算减运算，获取瘦肉区域，提取瘦肉区域所有像素点得到瘦肉的信息。

6.根据权利要求5所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S32动态阈值分割的阈值偏移量设置为5。

7.根据权利要求6所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S5中计算传感器坐标系下待切割猪肉的切割深度参考点、切割深度的方法如下：根据处理后图像的三维点云信息，通过开源的点云处理算法pcl中算法来获取输入点云三维坐标X，Y，Z的最大值和最小值，Z的最大值和最小值的差值即为肥瘦高度差，也就是切割深度；Z的最大值对应的点即为肥肉最高点，也就是切割深度参考点。

8.根据权利要求7所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S5中计算传感器坐标系下待切割猪肉的切割行程及切割起点的方法如下：根据处理后图像的三维点云信息，通过开源的点云处理算法pcl中算法来获取输入点云三维坐标X，Y，Z的最大值和最小值，X水平方向最大值即为待切割猪肉的切割起点X值，通过遍历所有点坐标确定该点的Y值和Z值，X的最大值和最小值的差值即为切割行程。