CN109483543B - 利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统，视觉传感器安装在机器人上，工件上有多个特征点，方法包括步骤如下：1)将装有工件的普通料箱运送至预设位置，固定，利用视觉传感器采集工件中间位置特征点的图像信息，计算视觉传感器坐标系下的偏差，将数据传输至工控机；2)工控机依偏差数据校正机器人轨迹，作为第二次引导的初始位置；3)机器人进行第二次引导，下探至图像采集位置，拍摄，采集工件边缘处特征点的位置信息，计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，修正机器人的抓件位置，抓件，出件。该方法及系统不需增加设备，利用普通料箱，无需翻箱操作，即可实现利用普通料箱的自动化引导上件。

Description

利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统

技术领域

本发明涉及工业现场测量用的引导方法，具体而言涉及一种利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件。

背景技术

随着工业技术的发展，在汽车制造业中，自动化引导上件已成为提高生产效率、解放生产力的重要手段。目前，自动化引导上件的流程为：先经过翻箱，将置于普通料箱内的工件导入高精度料箱，再利用视觉传感器确定高精度料箱内工件的位置并将结果传输给机器人，机器人按照工件位置修正轨迹，完成自动上料。现有自动化引导上件主要依靠高精度料箱以及库位的高精度定位来保证工件处于视觉传感器的检测范围之内并保证检测精度；这是因为视觉检测传感器的容差范围最大仅有±70mm，使用普通料箱及简易定位必然不能满足视觉传感器的检测要求。但是，高精度料箱和高精度定位的加工难度大，加工成本及维护成本均较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统，不需增加设备，利用普通料箱，无需翻箱操作，即可实现利用普通料箱的自动化引导上件。

为此，本发明的技术方案如下：

一种利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，所述视觉传感器安装在机器人上，所述工件上有多个特征点，包括如下步骤：

1)将装有工件的普通料箱运送至预设位置，固定，利用视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；

2)所述工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

3)机器人从步骤2)确定的初始位置开始进行第二次引导，先下探至第二次引导的图像采集位置，拍摄，采集工件边缘处特征点的位置信息，计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，修正机器人的抓件位置，抓件，出件。

步骤1)中选择拍摄工件中间位置的特征点是因为在工件大范围偏移时，存在部分工件超出视场的情况，只有中间区域的特征点能保证在视场中，并且选取多个特征，有一个特征可进行识别便可完成该次引导。

步骤3)中选择拍摄工件边缘的特征点是因为，完成工件的抓取需要精确抓取，而完成精确抓取时，位于工件多个边缘处的特征才能更好的表示工件的整体偏移及变形信息，方可精确计算工件与示教时的偏移关系，并且至少需要识别4个特征点才可用于精确引导。

为了满足每个普通料箱中放置有多个工件时的引导情况，以料箱固定的信号为新料箱的信号，按照上述步骤1)、2)的方法确定第二次引导的初始位置；按照上述步骤3)的方法完成普通料箱中第一个工件的出件，再重复进行步骤3)，直至完成普通料箱内所有工件的出件。

进一步，所述工件中间位置特征点、工件边缘处特征点的形状为圆、椭圆、多边形、圆柱、椭圆柱、棱柱或异形孔。

进一步，步骤3)中所述第二次引导中工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差用三维坐标进行计算。

一种利用现有视觉传感器进行二次引导上件的系统，包括普通料箱、测试时普通料箱所在的预设位置、机器人及安装在机器人上的视觉传感器；所述工件上有多个特征点；

工作状态下，所述普通料箱放置于预设位置内；

所述视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；所述工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

所述机器人设置于预设位置的侧面，用于带动视觉传感器到其工作位置，并完成从普通料箱内抓件；

所述视觉传感器还需完成机器人在抓件前，对工件边缘位置特征点的图像采集、计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，并将该数据向机器人反馈。

本发明提供的利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统，不需增加设备，不需翻箱，即可实现利用普通料箱的自动化引导上件。该方法使用的普通料箱单个造价仅为高精度料箱造价的10～20％，库位料箱普通定位也仅为高精度定位造价的10％，且上料过程无需翻箱，至少能节省一个岗位的人力成本。生产过程中减少翻箱也能减少工件的磕碰，从另一角度节约成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述：

一种利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，视觉传感器安装在机器人上，工件上有多个特征点，包括如下步骤：

1)将装有车门内板的普通料箱运送至预设位置，预设位置为一预先划定的矩形框，四周仅简易角铁隔开，普通料箱抱合，利用视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；

在本发明的实施过程中，工件中间位置的特征点的形状可以为圆、椭圆、多边形、圆柱、椭圆柱、棱柱、异形孔，也可以为其他形状；

2)工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

3)机器人从步骤2)确定的初始位置开始进行第二次引导，先下探至第二次引导的图像采集位置(在本发明的一个实施方式中，在顶盖外板正上方的1m处)，拍摄，采集车门内板边缘处特征点的位置信息，计算车门内板的三维位置坐标与存储的车门内板的标准位置三维坐标之间的偏差，修正机器人的抓件位置，抓件，出件。

步骤1)中选择拍摄工件中间位置的特征点是因为在工件大范围偏移时，存在部分工件超出视场的情况，只有中间区域的特征点能保证在视场中，并且选取多个特征，有一个特征可进行识别便可完成该次引导。

步骤3)中选择拍摄工件边缘的特征点是因为，完成工件的抓取需要精确抓取，而完成精确抓取时，位于工件多个边缘处的特征才能更好的表示工件的整体偏移及变形信息，方可精确计算工件与示教时的偏移关系，并且至少需要识别4个特征点才可用于精确引导。

实施时，以普通料箱的抱合信号即为更换料箱的信号，也即为本方法步骤1)、2)第一次引导过程开始执行的信号。

本发明提供的方法最适用于内板件等表面多特征点的工件。

利用现有视觉传感器进行二次引导上件的系统，包括普通料箱、测试时普通料箱所在的预设位置、机器人及安装在机器人上的视觉传感器；工件上有多个特征点；

工作状态下，普通料箱放置于预设位置内；

普通料箱上设置有多个标识点；

视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

机器人设置于预设位置的侧面，用于带动视觉传感器到其工作位置，并完成从普通料箱内抓件；

视觉传感器还需完成机器人在抓件前，对工件边缘位置特征点的图像采集、计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，并将该数据向机器人反馈。

本发明提供的利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法及系统，不需增加设备，不需翻箱，即可实现利用普通料箱的自动化引导上件。该方法使用的普通料箱单个造价仅为高精度料箱造价的10～20％，库位料箱普通定位也仅为高精度定位造价的10％，且上料过程无需翻箱，至少能节省一个岗位的人力成本。生产过程中减少翻箱也能减少工件的磕碰，从另一角度节约成本。

注：本发明中提到的标准数据均为均为引导系统示教时，机器人运行标准轨迹时，引导系统存储的特征点位置数据。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (5)

1.一种利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，视觉传感器安装在机器人上，工件上有多个特征点，其特征在于包括如下步骤：

1)将装有工件的普通料箱运送至预设位置，固定，利用视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；

所述预设位置为一预先划定的矩形框，四周仅简易角铁隔开；

2)所述工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

3)机器人从步骤2)确定的初始位置开始进行第二次引导，先下探至第二次引导的图像采集位置，拍摄，采集工件边缘处特征点的位置信息，计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，修正机器人的抓件位置，抓件，出件。

2.如权利要求1所述利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，其特征在于：所述步骤3)重复n次，n为单个普通料箱内装有的工件数量。

3.如权利要求1或2所述利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，其特征在于：所述工件中间位置特征点、工件边缘处特征点的形状为圆、椭圆、多边形、圆柱、椭圆柱、棱柱或异形孔。

4.如权利要求1或2所述利用工件不同位置特征信息进行二次引导上件的方法，其特征在于：步骤3)中所述第二次引导中工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差用三维坐标进行计算。

5.一种利用现有视觉传感器进行二次引导上件的系统，其特征在于：包括普通料箱、测试时普通料箱所在的预设位置、机器人及安装在机器人上的视觉传感器；工件上有多个特征点；

工作状态下，所述普通料箱放置于预设位置内；所述预设位置为一预先划定的矩形框，四周仅简易角铁隔开；

所述视觉传感器拍摄工件中间位置的特征点，采集工件中间位置特征点的图像信息；计算视觉传感器坐标系下工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差，并将此数据传输至工控机；所述工控机利用工件中间位置特征点与存储的标准位置的偏差数据校正机器人轨迹，将校正后机器人的位置作为第二次引导的初始位置；

所述机器人设置于预设位置的侧面，用于带动视觉传感器到其工作位置，并完成从普通料箱内抓件；

所述视觉传感器还需完成机器人在抓件前，对工件边缘位置特征点的图像采集、计算工件的位置坐标与存储的工件标准位置坐标的偏差，并将该数据向机器人反馈。