[发明专利]一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法

说明书

本发明提出一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，涉及工业视觉的技术领域，首先进行二维手眼标定，确定相机像素坐标系与机械臂基坐标系之间的坐标变换关系，获得转换矩阵，然后对发动机盖的模板工件进行制作，获取模板工件的位姿信息；在实时在线阶段，实时获取待估计发动机盖的在线位姿信息，基于模板工件的位姿信息与转换矩阵，得到待估计发动机盖在机械臂坐标系下的位置和姿态方向角，机械臂基于此进行校正并抓取，相机和机械臂矫正抓取是分离的，前期离线阶段，相机拍摄在发动机盖进入相机视野中一次即可结束，不需要配合机械臂同步进行，实施过程简洁，能对每个发动机盖的实时位姿进行机械臂校正，提高抓取位姿估计精度。

技术领域

本发明涉及工业视觉的技术领域，更具体地，涉及一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法。

背景技术

随着现代工业自动化生产的发展，工业视觉得到了广泛的应用，在汽车自动化生产流程中，需要使用机械臂抓取生产完毕的发动机盖进行后续的检测处理。

现有技术中公开了一种手眼式伺服机器人，利用机械手臂上的摄像机捕捉目标工件物体，判断目标是否在摄像机视场中，即由摄像机拍摄图像，并从中提取物体的信息，然后计算摄像机与工件物体之间的相对姿态，最后通过移动机械臂实现抓取，在抓取过程中需要摄像机与机械臂高度配合，而且机械手臂上需安装摄像机，导致位姿估计在机械臂移动的时候需不停进行，因此实施过程较复杂，且实时性较差，若应用于汽车发动机盖抓取，易在抓取时对发动机盖造成损伤。此外，抓取汽车发动机盖机械臂的夹具非常复杂，也无法在夹具上安装相机。

发明内容

为解决现有位姿估计方法实施过程复杂且实时性差的问题，本发明提出一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，不需要为机械臂安装摄像机，操作实施简单，能对每个发动机盖的实时位姿进行机械臂校正，提高抓取位姿估计精度。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种二维图像下汽车发动机盖抓取位姿的估计方法，所述方法包括以下步骤：

S1.利用九点标定法进行二维手眼标定，建立相机像素坐标系与机械臂基坐标系之间的坐标变换关系，得到转换矩阵；

S2.获取发动机盖模板工件图像，将模板工件图像下采样后进行粗定位，以粗定位获得特征轮廓的质心点，并计算出中心，基于中心点得到精定位区域图片；

S3.基于精定位区域图片进行精定位，得到模板工件图像定位点和模板工件图像圆心点；

S4.连接模板工件图像定位点和模板工件图像圆心点，得到模板工件方向向量；

S5.利用机械臂直接抓取模板工件位姿下的发动机盖，确定对应模板工件位姿下的机械臂坐标点和机械臂基坐标系平面下的机械臂姿态方向角；

S6.实时获取待估计发动机盖的位置拍摄二维图像，以采用S2～S4的方式确定待估计发动机盖的图像定位点以及待估计发动机盖的方向向量；

S7.基于待估计发动机盖的图像定位点以及待估计发动机盖的方向向量，实时计算获取待估计发动机盖的最终定位点和待估计发动机盖的最终姿态方向角；

S8.待估计发动机盖的最终定位点和待估计发动机盖的最终姿态方向角发送给机械臂进行校正，机械臂根据校正抓取发动机盖。