CN107578442B - 一种中心定位找正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中心定位找正方法及系统，建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系；通过相机采集当前位置的隔热片的图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值，如果是，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；否则，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置。通过建立坐标系计算出隔热片的中心坐标，实现了几何形状不规则的隔热片的中心精确定位。

Description

一种中心定位找正方法及系统

技术领域

本发明涉及数字化装配制造领域，特别是涉及一种中心定位找正方法及系统。

背景技术

随着智能制造技术的提出，对车间内单点处的设备数字化、自动化水平提出了更高的要求，而在某些特殊用途的部件生产中，由于零部件的特殊性，对人工操作的依赖性依然很大，机身表面完全覆盖特殊隔热瓦片的飞行器便是其中一种，其所用隔热片的形状、尺寸的多样性，目前，不规则隔热片抓取、贴合，主要以人工手动实现，存在繁杂的划线找正工序，导致贴合精度较低，为了实现不规则隔热瓦片的机器人自动贴合，需要机器人末端执行器吸盘能够准确抓取瓦片的中心，由于瓦片外形大多为不规则的四边形，尺寸大小均不相同，因此不能通过已知中心位置的固定模具方法进行中心找正，目前，采用人工划线进行中心找正，精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确定位隔热片的中心位置的中心定位找正方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种中心定位找正方法，所述找正方法包括：

建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值，如果是，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；否则，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置。

可选的，所述根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标具体包括：

将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

根据所述顶点坐标获得所述隔热片的中心坐标。

可选的，所述建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系具体包括：

以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系；

以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系。

可选的，所述通过相机采集所述隔热片的图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标具体包括：

将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；

根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；

根据所述边缘信息，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。

可选的，所述根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy分别调整所述吸盘和所述相机的位置具体包括：

根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY；

根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置。

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种中心定位找正系统，所述找正系统具体包括：

建立模块，用于建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

采集模块，与所述建立模块连接，用于通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

中心坐标确定模块，与所述采集模块连接，用于根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

计算模块，与所述中心坐标确定模块连接，用于根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

判断模块，与所述计算模块连接，用于判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值；

调整模块，与所述判断模块连接，用于当所述偏差值Δx大于第一阈值且Δy大于第二阈值，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；当所述偏差值Δx不大于第一阈值且Δy不大于第二阈值，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置。

可选的，所述中心坐标确定模块具体包括：

拟合单元，与所述采集模块连接，用于将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

顶点坐标获取单元，与所述拟合单元连接，用于根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

中心坐标计算单元，分别与所述顶点坐标获取单元和所述计算模块连接，用于根据所述顶点坐标获得图像中心坐标。

可选的，所述建立模块具体包括：

工具坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系；

相机坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系。

可选的，所述采集模块具体包括：

像素处理单元，与所述建立模块连接，用于将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；

边缘信息获取单元，与所述像素处理单元连接，用于根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；

图像坐标计算单元，分别与所述边缘信息获取单元和所述中心坐标确定模块连接，用于根据所述边缘信息，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。

可选的，所述调整模块具体包括：

相对位置差值获取单元，与所述判断模块连接，用于根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY；

偏移量计算单元，与所述相对位置差值获取单元连接，用于根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

位置调整单元，与所述偏移量计算单元连接，用于根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过建立工具坐标系和相机坐标系，相机采集隔热片的图像，根据图像坐标确定隔热片的中心坐标，再通过中心坐标计算与相机中心在在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy，再将偏差值与设定的第一阈值、第二阈值进行比较，直到小于设定的阈值，将隔热片的中心坐标确定为隔热片的中心位置，实现了精确定位几何形状不规则的隔热片的中心位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种中心定位找正方法的流程图；

图2为本发明确定图像中心坐标方法的流程图；

图3为本发明调整所述吸盘和所述相机的位置的具体流程图；

图4为本发明一种中心定位找正系统的组成框图；

图5为本发明中心坐标确定模块的组成框图；

图6为本发明采集模块的组成框图；

图7为本发明调整模块的组成框图；

图8为自动抓取隔热片装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够精确定位隔热片的中心位置的中心定位找正方法及系统。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

如图8所示，自动抓取隔热片装置定位隔热片的中心位置，然后抓取隔热片放置在待贴片区域8，待贴片区域周围设置有隔热片7。

如图1所示，一种中心定位找正方法，所述找正方法包括：

步骤100：建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

步骤200：通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

步骤300：根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

步骤400：根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

步骤500：判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值，如果是，执行步骤600；否则，执行步骤700；

步骤600：根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；

步骤700：将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置。

如图2所示，所述根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标具体包括：

步骤301：将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

步骤302：根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

步骤303：根据所述顶点坐标获得所述隔热片的中心坐标，首先将四边形用其中一条对角线划分为两个三角形，根据三角形的几何性质获得所述两个三角形的几何中心，根据中心均匀分布原则，不规则四边形的中心一定在两个三角形几何中心的连线上，再以四边形的另外一条对角线将四边形分割成另两个三角形，取另两个三角形的两个中心，不规则四边形的中心即为两对中心连线的交点。

建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系具体包括：以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系，沿所述电缸轴向为Z轴，所述吸盘平面为XY面建立的作为末端执行器的工具坐标系，同时，以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系，建立与所述工具坐标系方向相同的相机坐标系。

通过相机采集所述隔热片的图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标具体包括：将机器人按照离线程序驱动至目标位置后，所述相机拍摄扫描所述隔热片的清晰图片，将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；根据所述边缘信息，计算出四条边相交得到的所述隔热片的四个顶点坐标，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。

如图3所示，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy分别调整所述吸盘和所述相机的位置具体包括：

步骤601：根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY，由于所述相机与所述吸盘中心的相对位置信息会影响隔热片的图像的处理结果，需要对相机进行精确位置标定，采用激光干涉仪测量相机镜头中心与吸盘中心的偏差值ΔX、ΔY作为所述相机坐标系与所述工具坐标系原点的固定偏差；

步骤602：根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

步骤603：根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置，最终实现末端执行器吸盘的中心对正所述隔热片的中心，能够对各种规格的四边形所述隔热片实现自动找寻其中心点，并准确定位末端执行器至中心点，保证了在所述隔热片自动抓取过程中不会出现抓偏或者难以抓取的现象，尤其是在贴片质量检测环节，保证拉力测试时，整个所述隔热片均匀受力。

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

如图4所示，一种中心定位找正系统，所述找正系统具体包括：

建立模1，用于建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

采集模块2，与所述建立模块1连接，用于通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

中心坐标确定模块3，与所述采集模块2连接，用于根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

计算模块4，与所述中心坐标确定模块3连接，用于根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

判断模块5，与所述计算模块4连接，用于判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值；

调整模块6，与所述判断模块5连接，用于当所述偏差值Δx大于第一阈值且Δy大于第二阈值，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；当所述偏差值Δx不大于第一阈值且Δy不大于第二阈值，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置。

如图5所示，所述中心坐标确定模块3具体包括：

拟合单元31，与所述采集模块2连接，用于将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

顶点坐标获取单元32，与所述拟合单元31连接，用于根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

中心坐标计算单元33，分别与所述顶点坐标获取单元32和所述计算模块4连接，用于根据所述顶点坐标获得图像中心坐标。

所述建立模块具体包括：工具坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系；相机坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系。

如图6所示，所述采集模块2具体包括：

像素处理单元21，与所述建立模块1连接，用于将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；

边缘信息获取单元22，与所述像素处理单元21连接，用于根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；

图像坐标计算单元23，分别与所述边缘信息获取单元22和所述中心坐标确定模块3连接，用于根据所述边缘信息，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。

如图7所示，所述调整模块6具体包括：

相对位置差值获取单元61，与所述判断模块5连接，用于根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY；

偏移量计算单元62，与所述相对位置差值获取单元61连接，用于根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

位置调整单元63，与所述偏移量计算单元62连接，用于根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种中心定位找正方法，其特征在于，所述找正方法包括：

建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值，如果是，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；否则，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置；

其中，所述根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，具体包括：

根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY；

根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置。

2.根据权利要求1所述的一种中心定位找正方法，其特征在于，所述根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标具体包括：

将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

根据所述顶点坐标获得所述隔热片的中心坐标。

3.根据权利要求1所述的一种中心定位找正方法，其特征在于，所述建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系具体包括：

以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系；

以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系。

4.根据权利要求1所述的一种中心定位找正方法，其特征在于，所述通过相机采集所述隔热片的图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标具体包括：

将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；

根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；

根据所述边缘信息，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。

5.一种中心定位找正系统，其特征在于，所述找正系统具体包括：

建立模块，用于建立关于吸盘的工具坐标系和关于相机的相机坐标系，其中，吸盘用于抓取隔热片，相机用于采集所述隔热片的图像；

采集模块，与所述建立模块连接，用于通过相机采集当前位置的隔热片的图像，并根据所述图像，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标；

中心坐标确定模块，与所述采集模块连接，用于根据所述图像坐标确定所述隔热片的中心坐标；

计算模块，与所述中心坐标确定模块连接，用于根据所述隔热片的中心坐标确定所述隔热片的中心与所述相机中心在x方向和y方向上的偏差值Δx、Δy；

判断模块，与所述计算模块连接，用于判断所述偏差值Δx是否大于第一阈值且Δy是否大于第二阈值；

调整模块，与所述判断模块连接，用于当所述偏差值Δx大于第一阈值且Δy大于第二阈值，根据所述工具坐标系、所述相机坐标系和所述偏差值Δx、Δy调整所述吸盘和所述相机的位置，重新通过相机采集所述隔热片的图像；当所述偏差值Δx不大于第一阈值且Δy不大于第二阈值，将所述隔热片的中心坐标确定为所述隔热片的中心位置；

所述调整模块具体包括：

相对位置差值获取单元，与所述判断模块连接，用于根据所述工具坐标系和所述相机坐标系，获得所述工具坐标系与所述相机坐标系的相对位置差值ΔX、ΔY；

偏移量计算单元，与所述相对位置差值获取单元连接，用于根据所述差值ΔX、ΔY和所述偏差值Δx、Δy，获得所述吸盘和所述相机与所述图像中心坐标的偏移量；

位置调整单元，与所述偏移量计算单元连接，用于根据所述偏移量调整所述吸盘和所述相机的位置。

6.根据权利要求5所述的一种中心定位找正系统，其特征在于，所述中心坐标确定模块具体包括：

拟合单元，与所述采集模块连接，用于将所述图像坐标在所述相机坐标系下拟合出所述隔热片的边线；

顶点坐标获取单元，与所述拟合单元连接，用于根据所述边线获得所述隔热片的顶点坐标；

中心坐标计算单元，分别与所述顶点坐标获取单元和所述计算模块连接，用于根据所述顶点坐标获得图像中心坐标。

7.根据权利要求5所述的一种中心定位找正系统，其特征在于，所述建立模块具体包括：

工具坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述吸盘的中心为原点建立所述工具坐标系；

相机坐标系建立单元，与所述采集模块连接，用于以所述相机的中心为原点建立所述相机坐标系。

8.根据权利要求5所述的一种中心定位找正系统，其特征在于，所述采集模块具体包括：

像素处理单元，与所述建立模块连接，用于将所述图像进行像素处理，获得所述图像边缘处像素点的灰度变化；

边缘信息获取单元，与所述像素处理单元连接，用于根据所述灰度变化，获得所述图像的边缘信息；

图像坐标计算单元，分别与所述边缘信息获取单元和所述中心坐标确定模块连接，用于根据所述边缘信息，获得所述图像在所述相机坐标系中的图像坐标。