[发明专利]一种基于双目视觉算法的新型列车辅助装配方法

摘要

一种基于双目视觉算法的新型列车辅助装配方法。本发明属于摄像机标定技术领域，尤其涉及一种基于双目视觉算法的新型列车辅助装配方法。针对现有技术中大型装配体的装配过程中需要人为地识别、抓取和装配零件，耗时长、效率低和出错率高的问题。本发明的方案是：通过双目视觉测出零件的距离，通过标志物识别零件的型号，最后通过机械臂抓取。实现精确测定零件的三维信息，实现零件的自动识别、自动抓取。

主权项

1.一种基于双目视觉算法的新型列车辅助装配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1:分别将标志物贴在每个零件上；步骤2:分别对两个摄像机通过张正友标定法进行单目标定，确定两个摄像机分别的内在参数Λ₁和Λ₂，确定摄像机的畸变系数；步骤3：将两个摄像机的位置关系和相对方向固定，对摄像机进行双目标定，确定两个摄像机之间的相对位姿信息τ和Ω；步骤4：利用步骤3中相对固定的两个摄像机同时拍摄一个零件，得到两个视图；步骤5：从步骤4得到的两个视图中取出数对相互对应的2D点的坐标，利用步骤1得到的畸变系数对上述2D点的坐标进行校正，利用校正后的2D点的坐标和步骤2确定的相对位姿信息τ、Ω进行3D点求解，获取零件的距离；步骤6:对摄像机拍摄的标志物进行预处理，进行颜色空间转换、颜色分割和中值滤波后得到一幅去噪的、含有标志信息的二值图，并对二值图进行轮廓检测；步骤7：通过步骤6得到了标志物的轮廓及四个点，结合步骤5中零件的距离可以得到四个角点世界坐标中的三维信息；步骤8:对机械臂进行建模，在每个连杆上建立一个坐标系，通过a、α、d和θ建立坐标系之间的关系，按照连杆连接顺序第i个坐标系相对于第连杆顺序第i‑1个坐标系的齐次变换矩阵：其中，a：连杆长度，α：连杆扭转，d：连杆偏移，θ：关节转角；步骤9：通过齐次变换矩阵计算末端执行器相对于世界坐标系的变换矩阵：其中分别为齐次变换矩阵；步骤10:对机械臂末端位姿的确定，确定转换矩阵，计算出机械臂的逆解：摄像机和机械臂摆放位置涉及平移变化，可表示为：(x′ y′ z′)=(x+Δ_x y+Δ_y z+Δ_z)由于坐标旋转变换围绕坐标系的X、Y和Z轴的旋转变换，根据步骤7中得到的标志物的四个点的三维信息可以得到末端执行器的三个角度，通过3个角度求解出末端执行器坐标系的转换坐标系：步骤11：通过已知末端执行器的位姿，求取六个舵机的角度：其中，c_i：cosθ_i，s_i：sinθ_i；步骤12:将六个舵机的转动角度传输到控制器，通过串口通信实现抓取。