CN110260824B - 墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法 - Google Patents

墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法 Download PDF

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CN110260824B CN201910513446.7A CN201910513446A CN110260824B CN 110260824 B CN110260824 B CN 110260824B CN 201910513446 A CN201910513446 A CN 201910513446A CN 110260824 B CN110260824 B CN 110260824B
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Abstract

本申请涉及一种墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法。上述墙板凹槽边缘角度的获取装置包括:机器人设备、第一相机、第二相机和线激光器;所述第一相机、所述第二相机和所述线激光器分别安装在所述机器人设备的同一侧面,所述线激光器用于沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;所述第一相机用于拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第一图像,将所述第一图像发送至所述机器人设备;所述第二相机用于拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第二图像,将所述第二图像发送至所述机器人设备;所述机器人设备用于依据所述第一图像和第二图像确定所述凹槽边缘的边缘角度。其可以提高所得到的边缘角度的准确性。

Description

墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法
技术领域
本申请涉及智能测量技术领域,特别是涉及一种墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法。
背景技术
PC墙板等墙板自动化安装以及其后挂网填浆工序中,不可避免地要进行墙板凹槽边缘角度检测。目前建筑行业内,PC墙板这些墙板安装自动化程度较低,其凹槽边缘角度检测和对准主要靠人眼实测实调。实现PC墙板凹槽边缘角度的自动化检测,一般方法为使用工业相机拍摄PC墙板凹槽边缘,应用直线抓取工具抓取墙板边缘从而获取边缘角度。由于墙板凹槽边缘对比度较差,直线检测易受噪声影响,导致所检测的角度准确度低。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够对墙板凹槽边缘角度进行准确检测的墙板凹槽边缘角度的获取装置和方法。
一种墙板凹槽边缘角度的获取装置,包括:机器人设备、第一相机、第二相机和线激光器;
第一相机、第二相机和线激光器分别安装在机器人设备的同一侧面,第一相机和第二相机分别位于线激光器的两侧;
线激光器用于沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
第一相机用于拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,将第一图像发送至机器人设备;第二相机用于拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,将第二图像发送至机器人设备;
机器人设备用于依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度。
在一个实施例中,上述机器人设备从第一图像中识别激光线的中点p1c和凹槽边缘的中点q1c,从第二图像中识别激光线的中点p2c和凹槽边缘的中点q2c,分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至同一坐标系,得到p1c对应的点p1c”,q1c对应的点q1c”,p2c对应的点p2c”,和q2c对应的点q2c”,将p1c”和p2c”拟合为表征激光线的第一直线,将q1c”和q2c”拟合为表征凹槽边缘的第二直线,将第一直线和第二直线形成的夹角确定为凹槽边缘的边缘角度。
作为一个实施例,机器人设备采用图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至通过机器人坐标系的单位表征的坐标,得到p1c对应的点p1c',q1c对应的点q1c',p2c对应的点p2c',和q2c对应的点q2c';采用第一相机至第二相机之间的刚体变换矩阵分别将p1c'、q1c'、p2c'和q2c'转换至同一坐标系,得到p1c'对应的p1c”,q1c'对应的q1c”,p2c'对应的p2c”,和q2c'对应的q2c”。
作为一个实施例,上述机器人设备在多个位置分别控制选定相机拍摄墙板上的圆形标志物,得到多个圆形标志物图像;获取各次拍摄圆形标志物时机器人设备的坐标,得到机器人坐标序列Q1;获取多个圆形标志物图像中的圆心坐标,得到圆心坐标序列Q2;根据机器人坐标序列Q1和圆心坐标序列Q2计算仿射变换矩阵;选定相机为第一相机或者第二相机。
作为一个实施例,机器人设备识别第一相机拍摄的棋盘耙图像中的各个格点坐标,得到第一棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第一棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P1;识别第二相机拍摄的棋盘耙图像中的的各个格点坐标,得到第二棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第二棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P2;根据P1和P2计算刚体变换矩阵;棋盘耙固定设置在墙板上。
在一个实施例中,上述机器人设备控制第一相机检测墙板上的圆形标志物的圆心位置p1,在机器人设备沿作业方向移动设定距离后,再次控制第一相机检测圆形标志物的圆心位置p2,将线激光器向墙板投射的激光线调节至与p1和p2确定的直线平行;以使线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
和/或,上述机器人设备包括机器人固定架、机器人底盘和机器人主控;机器人固定架用于安装第一相机、第二相机和线激光器;机器人主控用于接收第一相机发送的第一图像以及第二相机发送的第二图像,并依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度;机器人底盘用于承载机器人固定架。
作为一个实施例,上述机器人固定架呈矩形;第一相机、第二相机和线激光器分别设置在机器人固定架中较长的一条边界上。
作为一个实施例,上述墙板凹槽边缘角度的获取装置,还包括第一光源和第二光源;
第一光源设置在所述第一相机的一侧;第二光源设置在第二相机的一侧;
第一光源用于为第一相机的拍摄作业提供光照;第二光源用于为第二相机的拍摄作业提供光照。
作为一个实施例,上述第一光源和第二光源分别设置在机器人固定架中较长的另一条边界上;第一光源和第一相机确定的直线平行与机器人固定架中较短的一组边界;第二光源和第二相机确定的直线平行与机器人固定架中较短的一组边界。
上述墙板凹槽边缘角度的获取装置,通过线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线,使第一相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,将第一图像发送至机器人设备;第二相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,将第二图像发送至机器人设备;这样机器人设备便可以依据第一相机和第二相机分别采集的图像,即第一图像和第二图像获取凹槽边缘的边缘角度,可以降低获取过程中噪声造成的干扰,提高所得到的边缘角度的准确性。
一种墙板凹槽边缘角度的获取方法,包括:
线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
第一相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,向机器人设备发送第一图像;
第二相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,向机器人设备发送第二图像;第一相机、第二相机和线激光器分别安装在机器人设备的同一侧面,第一相机和第二相机分别位于线激光器的两侧;
机器人设备依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度。
上述墙板凹槽边缘角度的获取方法,通过线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线,使第一相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,向机器人设备发送第一图像;第二相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,向机器人设备发送至第二图像;这样机器人设备便可以依据第一相机和第二相机分别采集的图像,即第一图像和第二图像获取凹槽边缘的边缘角度,可以降低边缘角度获取过程中噪声造成的干扰,提高所确定的边缘角度的准确性。
附图说明
图1为一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取装置结构示意图;
图2为一个实施例的棋盘耙示意图;
图3为另一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取装置结构示意图;
图4为另一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取装置结构示意图;
图5为一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是,本发明实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换,以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块,而是可选地还包括没有列出的步骤或模块,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
参考图1所示,图1为一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取装置结构示意图,包括:机器人设备30、第一相机22、第二相机23和线激光器24;
第一相机22、第二相机23和线激光器24分别安装在机器人设备30的同一侧面,第一相机22和第二相机23分别位于线激光器24的两侧;
线激光器24用于沿机器人设备30的作业方向朝墙板投射激光线;
第一相机22用于拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,将第一图像发送至机器人设备30;第二相机22用于拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,将第二图像发送至机器人设备30;
机器人设备30用于依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度。
机器人设备30可以在作业过程中获取凹槽边缘的边缘角度,利用所获取的边缘角度引导机器人设备进行相应作业,以提高后续作业的精准性。机器人设备30的作业方向也可以称为机器人设备30的机构运动方向。线激光器24向墙板(如PC墙板)表面投射一条激光线,激光线方向与机器人设备30的机构运动方向保持一致,因此在正式应用之前需调整线激光器24的位姿以使其所投射的激光线方向平行于机器人设备30的机构运动方向,调节完毕,激光线则代表机器人设备30的机构运动方向,成为墙板凹槽边缘的角度基准。
在实际测量过程中,第一相机22通常位于线激光器24上方,第二相机23通常位于线激光器24下方,上述第一相机22、第二相机23和线激光器24可以排列在一条直线上,第一相机22和第二相机23分别在上下两个位置拍摄激光线和墙板上的凹槽边缘,分别进行凹槽边缘及激光线定位。第一相机22和第二相机23之间需要间隔一定距离,两个相机之间的间距越大,墙板凹槽边缘的角度检测精度越高。
上述墙板凹槽边缘角度的获取装置,通过线激光器24沿机器人设备30的作业方向朝墙板投射激光线,使第一相机22拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,将第一图像发送至机器人设备30;第二相机22拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,将第二图像发送至机器人设备30;这样机器人设备30便可以依据第一相机22和第二相机23分别采集的图像,即第一图像和第二图像获取凹槽边缘的边缘角度,可以降低获取过程中噪声造成的干扰,提高所得到的边缘角度的准确性。
在一个实施例中,上述机器人设备从第一图像中识别激光线的中点p1c和凹槽边缘的中点q1c,从第二图像中识别激光线的中点p2c和凹槽边缘的中点q2c,分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至同一坐标系,得到p1c对应的点p1c”,q1c对应的点q1c”,p2c对应的点p2c”,和q2c对应的点q2c”,将p1c”和p2c”拟合为表征激光线的第一直线,将q1c”和q2c”拟合为表征凹槽边缘的第二直线,将第一直线和第二直线形成的夹角确定为凹槽边缘的边缘角度。
本实施例可以采用九点标定和/或联合标定等相机标定方法分别获取图像坐标至机器人坐标之间的转换关系以及各个相机坐标之间的转换关系,以将第一相机拍摄得到的第一图像中的点p1c和q1c分别转换为p1c”和q1c”,将第二相机拍摄得到的第二图像中的点p2c和q2c分别转换为p2c”和q2c”,使p1c”、q1c”、p2c”和q2c”处于同一坐标系,以将p1c”和p2c”拟合为表征激光线的第一直线,将q1c”和q2c”拟合为表征凹槽边缘的第二直线,这样依据第一直线和第二直线形成的夹角便可以准确、快速地确定为凹槽边缘的边缘角度。
作为一个实施例,机器人设备采用图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至通过机器人坐标系的单位表征的坐标,得到p1c对应的点p1c',q1c对应的点q1c',p2c对应的点p2c',和q2c对应的点q2c';采用第一相机至第二相机之间的刚体变换矩阵分别将p1c'、q1c'、p2c'和q2c'转换至同一坐标系,得到p1c'对应的p1c”,q1c'对应的q1c”,p2c'对应的p2c”,和q2c'对应的q2c”。
本实施例具体可以采用九点标定的方式获取图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵,将p1c、q1c、p2c和q2c分别与仿射变换矩阵相乘,得到p1c对应的点p1c',q1c对应的点q1c',p2c对应的点p2c',和q2c对应的点q2c'。具体地,p1c、q1c、p2c和q2c均为以像素为单位的像素坐标,所得到的p1c'、q1c'、p2c'和q2c'均为以mm为单位的机器人坐标,即其均通过机器人坐标系的单位表征的坐标。
p1c'、q1c'与p2c'、q2c'为两个不同坐标系内的点,还需要将两者的坐标系进行统一,此时机器人设备可以采用联合标定的方式将p1c'、q1c'、p2c'和q2c'分别转换为同一坐标系中的点,如将p1c'、q1c'转换成与p2c'、q2c'同坐标系的点,使p1c'对应的p1c”,q1c'对应的q1c”,p2c'对应的p2c”,和q2c'对应的q2c”处于同一坐标系,以保证后续进行直线拟合之后,所确定的角度参数的准确性。
作为一个实施例,上述机器人设备在多个位置分别控制选定相机拍摄墙板上的圆形标志物,得到多个圆形标志物图像;获取各次拍摄圆形标志物时机器人设备的坐标,得到机器人坐标序列Q1;获取多个圆形标志物图像中的圆心坐标,得到圆心坐标序列Q2;根据机器人坐标序列Q1和圆心坐标序列Q2计算仿射变换矩阵;选定相机为第一相机或者第二相机。
上述圆形标志物固定粘贴在墙板上凹槽所在的一面,机器人设备分别在不同位置控制选定相机拍摄圆形标志物,得到多个圆形标志物图像。机器人设备的坐标可以为机器人设备底座上中心位置处的坐标等能准确表征机器人所处位置的坐标。
机器人设备可以计算Q1的质心C1,Q2的质心C2,将Q1的各个坐标减去C1得到点列Q1',将Q2的各个坐标减去C2得到点列Q2',依据Q1'和Q2'确定第一旋转矩阵R,依据C1、C2和R确定第一平移矩阵T,再依据第一旋转矩阵R和第一平移矩阵T计算仿射变换矩阵。机器人设备具体可以通过求某坐标序列中各个坐标的平均值,以确定该坐标序列的质心,比如可以Q1中各个坐标的平均值,将所得到的平均值表征的坐标确定为质心C1
具体地,图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵可以通过C表示,此时Q1=CQ2,仿射变换矩阵C的一般形式为:
其中,α为缩放系数,R为第一旋转矩阵,第一旋转矩阵为图像坐标至机器人坐标之间的旋转矩阵,T为第一平移矩阵,第一平移矩阵为图像坐标至机器人坐标之间的平移矩阵,
上述确定仿射变换矩阵C的第一旋转矩阵R和第一平移矩阵T可以由如下方式确定:
计算Q1的质心C1,Q2的质心C2,将Q1的各个坐标减去C1得到点列Q1',将Q2的各个坐标减去C2得到点列Q2';
计算第一旋转矩阵R:由于Q2'=αR*Q1',因而:αR=Q2'Q1'T(Q1'Q1'T)-1,其中(Q1'Q1'T)-1为Q1'Q1'T)的广义逆矩阵,Q1'T为Q1'的转置矩阵;
计算第一平移矩阵T:由于C2=αR*C1+T,则T=C2-αR*C1
在一个示例中,机器人设备分别在9个不同位置分别控制选定相机拍摄所述墙板上的圆形标志物,此时P1和P2和获取过程包括:
步骤1:在墙板上粘贴一圆形标志物,机器人设备控制选定相机检测圆形标志物圆心,分别记录当前的机器人坐标(机器人设备的坐标)以及圆心的图像坐标(圆形标志物图像中的圆心坐标);
步骤2:机器人设备带动选定相机运动到新的位置并重复步骤1,直至一共运动九个位置,得到包括九个机器人坐标的机器人坐标序列Q1以及包括九个圆心坐标的圆心坐标序列Q2
本示例在获得机器人坐标序列Q1和圆心坐标序列Q2之后,计算图像坐标到机器人坐标之间的仿射变换矩阵,以完成九点标定。
作为一个实施例,机器人设备识别第一相机拍摄的棋盘耙图像中的各个格点坐标,得到第一棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第一棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P1;识别第二相机拍摄的棋盘耙图像中的的各个格点坐标,得到第二棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第二棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P2;根据P1和P2计算刚体变换矩阵;棋盘耙固定设置在墙板上。
上述棋盘耙可以参考图2所示,将图2所示的棋盘耙固定设置在墙板,将移动机器人设备,使棋盘耙置于第一相机的视野内,控制第一相机拍摄棋盘耙,依据拍摄得到的棋盘耙图像获得包括各个格点坐标的第一棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第一棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P1;棋盘耙保持不动,机器人设备的机器人运动机构带动相机移动,使棋盘耙位于第二相机的视野内,记录机器人设备的运动平移矩阵Tj;控制第二相机拍摄棋盘耙,依据拍摄得到的棋盘耙图像获得包括各个格点坐标的第二棋盘耙格点坐标序列,采用仿射变换矩阵将第二棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P2,此时P2=DP1,其中D表示刚体变换矩阵。
第一相机和第二相机之间的坐标变换为刚体变换,即不存在缩放,只存在旋转和平移的变换。第一相机和第二相机之间的刚体变换矩阵D的一般形式为:
其中,R'为第二旋转矩阵,第一相机与第二相机之间的旋转矩阵,T'为第二平移矩阵,第二平移矩阵为第一相机与第二相机之间的之间的平移矩阵,
机器人设备具体可以计算P1的质心G1和P2的质心G2,将P1的各个坐标减去G1得到点列P1',将P2的各个坐标减去G2得到点列P2',根据P1'和P2'计算第二旋转矩阵R',根据G1、G2、R'和机器人设备的运动平移矩阵Tj计算第二平移矩阵T',根据第二旋转矩阵R'和第二平移矩阵T'确定刚体变换矩阵D。上述第二旋转矩阵R'和第二平移矩阵T'的确定过程包括:
由P2'=R'*P1',可得:R'=P2'P1'T(P1'P1'T)-1,其中(P1'P1'T)-1为P2'P1'T的广义逆矩阵,P1'T为P1'的转置矩阵;
由G2=R'*G1+(T'-Tj),可得:T'=G2-R'*G1+Tj
在一个实施例中,上述机器人设备控制第一相机检测墙板上的圆形标志物的圆心位置p1,在机器人设备沿作业方向移动设定距离后,再次控制第一相机检测圆形标志物的圆心位置p2,将线激光器向墙板投射的激光线调节至与p1和p2确定的直线平行;以使线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线。
在实际测量过程中,可以在墙板表面贴一张圆形标志物,使用第一相机检测圆形标志物圆心位置p1;机器人机构沿运动方向(作业方向)移动设定距离,使墙板上的圆型标志物在第一相机视野内的不同位置,再次控制第一相机检测圆形标志物圆心位置p2,此时p1和p2的连线即为机构运动方向;控制线激光器向墙面投射线激光,检测激光线的方向并调节线激光器的姿态使其投射的激光线与机构运动方向(p1和p2的连线)平行,此时便可以使线激光器准确地沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线,以保证后续所获得的边缘角度的准确性。
在一个实施例中,参考图3所示,上述机器人设备包括机器人固定架31、机器人底盘32和机器人主控(图中未示出);
机器人固定架31用于安装第一相机22、第二相机23和线激光器24;
机器人主控用于接收第一相机22发送的第一图像以及第二相机24发送的第二图像,并依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度;
机器人底盘32用于承载机器人固定架。
图3还示出了包括凹槽的墙板,以及线激光器24沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线的过程。
在实际测量过程中,如图3所示,第一相机22位于线激光器24的上方,也可以称为上相机,第二相机23位于线激光器24的下方,也可以称为下相机。机器人固定架31用于进行各相机(如第一相机22和第二相机23)、线激光器以及相关光源等其他设备的固定安装,需要保证一定强度,不易变形。机器人底盘32的底部可以设有滑轮等移动机构,以承载机器人固定架以及设置在机器人固定架上的各个结构移动。
作为一个实施例,上述机器人固定架呈矩形;第一相机、第二相机和线激光器分别设置在机器人固定架中较长的一条边界上。如图3所示,第一相机、第二相机和线激光器分别设置在机器人固定架中竖直方向的边界上,这样使第一相机和第二相机均可以更为精准地获得包括激光线和墙板上的凹槽边缘的图像,以保证后续所得到的边缘角度的准确性。
具体地,线激光器向墙板表面投射一条激光线,激光线方向需要与机器人机构运动方向保持一致,因此在正式应用之前需调整激光器的位姿以使激光线方向平行于机器人机构运动方向,调节完毕则激光线代表机器人机构运动方向,成为墙板凹槽边缘的角度基准。第一相机和第二相机分别在上下两个位置,拍摄激光直线和墙板凹槽边缘,分别进行墙板凹槽边缘及激光直线定位。第一相机和第二相机应间隔一定距离,理论上两相机间距越大,墙板凹槽边缘的角度检测精度越高。
作为一个实施例,参考图4所示,上述墙板凹槽边缘角度的获取装置,还包括第一光源26和第二光源27;
第一光源26设置在所述第一相机22的一侧;第二光源27设置在第二相机27的一侧;
第一光源26用于为第一相机22的拍摄作业提供光照;第二光源27用于为第二相机27的拍摄作业提供光照。
上述第一光源26和第二光源27分别为条形光源。第一光源26和第二光源27分别为第一相机22和第二相机23的拍摄作业提供光照,为提高墙板凹槽边缘的对比度,第一光源26和第二光源27分别可以用侧向打光的方式进行照明,即从墙板凹槽突出部分向凹槽部分斜向投射,以使凹槽投射出一条阴影,同时为了避免外界环境光的影响,第一光源26和第二光源27均选用高功率光源,可以采用频闪光源控制器供电,可瞬时提供高功率光照,减少外界光照影响。
作为一个实施例,上述第一光源和第二光源分别设置在机器人固定架中较长的另一条边界上;第一光源和第一相机确定的直线平行与机器人固定架中较短的一组边界;第二光源和第二相机确定的直线平行与机器人固定架中较短的一组边界。
上述第一光源和第一相机确定的直线具体为第一光源的中心点和第一相机的中心点所确定的直线,第二光源和第二相机确定的直线具体为第二光源的中心点和第二相机的中心点所确定的直线。
在实际测量过程中,第一相机、第二相机、第一光源和第二光源之间的位置关系可以如图4所示,第一光源和第一相机确定的直线、以及第二光源和第二相机确定的直线均处于水平方向,以保证各个光源所提供的光照效果。
参考图5所示,图5为一个实施例的墙板凹槽边缘角度的获取方法流程图,包括:
S210,线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
S230,第一相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,向机器人设备发送第一图像;
S250,第二相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,向机器人设备发送第二图像;第一相机、第二相机和线激光器分别安装在机器人设备的同一侧面,第一相机和第二相机分别位于线激光器的两侧;
S270,机器人设备依据第一图像和第二图像确定凹槽边缘的边缘角度。
机器人设备的作业方向也可以称为机器人设备的机构运动方向。线激光器向墙板(如PC墙板)表面投射一条激光线,激光线方向与机器人设备的机构运动方向保持一致,因此在正式应用之前需调整线激光器的位姿以使其所投射的激光线方向平行于机器人设备的机构运动方向,调节完毕,激光线则代表机器人设备的机构运动方向,成为墙板凹槽边缘的角度基准。
在实际测量过程中,第一相机通常位于线激光器上方,第二相机通常位于线激光器下方,上述第一相机、第二相机和线激光器可以排列在一条直线上,第一相机和第二相机分别在上下两个位置拍摄激光线和墙板上的凹槽边缘,分别进行凹槽边缘及激光线定位。第一相机和第二相机之间需要间隔一定距离,两个相机之间的间距越大,墙板凹槽边缘的角度检测精度越高。在获得凹槽边缘的边缘角度之后,机器人设备可以利用上述边缘角度引导机器人设备进行相应作业,以提高后续作业的精准性。
上述墙板凹槽边缘角度的获取方法,通过线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线,使第一相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第一图像,向机器人设备发送第一图像;第二相机拍摄包括激光线和墙板上的凹槽边缘的第二图像,向机器人设备发送至第二图像;这样机器人设备便可以依据第一相机和第二相机分别采集的图像,即第一图像和第二图像获取凹槽边缘的边缘角度,可以降低边缘角度获取过程中噪声造成的干扰,提高所确定的边缘角度的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种墙板凹槽边缘角度的获取装置,其特征在于,包括:机器人设备、第一相机、第二相机和线激光器;
所述第一相机、所述第二相机和所述线激光器分别安装在所述机器人设备的同一侧面,所述第一相机和所述第二相机分别位于所述线激光器的两侧;
所述线激光器用于沿所述机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
所述第一相机用于拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第一图像,将所述第一图像发送至所述机器人设备;所述第二相机用于拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第二图像,将所述第二图像发送至所述机器人设备;
所述机器人设备用于依据所述第一图像和所述第二图像确定所述凹槽边缘的边缘角度;
所述第一相机和所述第二相机分别靠近所述机器人设备的两端设置;
所述机器人设备从所述第一图像中识别激光线的中点p1c和凹槽边缘的中点q1c,从所述第二图像中识别激光线的中点p2c和凹槽边缘的中点q2c,分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至同一坐标系,得到p1c对应的点p1c”,q1c对应的点q1c”,p2c对应的点p2c”,和q2c对应的点q2c”,将p1c”和p2c”拟合为表征所述激光线的第一直线,将q1c”和q2c”拟合为表征所述凹槽边缘的第二直线,将所述第一直线和所述第二直线形成的夹角确定为所述凹槽边缘的边缘角度;
所述机器人设备采用图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至通过机器人坐标系的单位表征的坐标,得到p1c对应的点p1c',q1c对应的点q1c',p2c对应的点p2c',和q2c对应的点q2c';采用所述第一相机至所述第二相机之间的刚体变换矩阵分别将p1c'、q1c'、p2c'和q2c'转换至同一坐标系,得到p1c'对应的p1c”,q1c'对应的q1c”,p2c'对应的p2c”,和q2c'对应的q2c”;
所述机器人设备在多个位置分别控制选定相机拍摄所述墙板上的圆形标志物,得到多个圆形标志物图像;获取各次拍摄圆形标志物时机器人设备的坐标,得到机器人坐标序列Q1;获取多个圆形标志物图像中的圆心坐标,得到圆心坐标序列Q2;根据所述机器人坐标序列Q1和所述圆心坐标序列Q2计算所述仿射变换矩阵;所述选定相机为第一相机或者第二相机;
其中,所述机器人设备计算Q1的质心C1,Q2的质心C2,并将Q1的各个坐标减去C1得到点列Q1',将Q2的各个坐标减去C2得到点列Q2',依据Q1'和Q2'确定第一旋转矩阵R,所述机器人设备依据C1、C2和R确定第一平移矩阵T,再依据第一旋转矩阵R和第一平移矩阵T计算所述仿射变换矩阵;其中,所述机器人设备通过求坐标序列中各个坐标的平均值,以确定坐标序列的质心。
2.根据权利要求1所述的墙板凹槽边缘角度的获取装置,其特征在于,所述机器人设备识别第一相机拍摄的棋盘耙图像中的各个格点坐标,得到第一棋盘耙格点坐标序列,采用所述仿射变换矩阵将所述第一棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P1;识别第二相机拍摄的棋盘耙图像中的的各个格点坐标,得到第二棋盘耙格点坐标序列,采用所述仿射变换矩阵将所述第二棋盘耙格点坐标序列转换为通过机器人坐标系的单位表征的坐标序列P2;根据P1和P2计算所述刚体变换矩阵;所述棋盘耙固定设置在所述墙板上。
3.根据权利要求1至2任一项所述的墙板凹槽边缘角度的获取装置方法,其特征在于,所述机器人设备控制第一相机检测所述墙板上的圆形标志物的圆心位置p1,在所述机器人设备沿作业方向移动设定距离后,再次控制第一相机检测所述圆形标志物的圆心位置p2,将所述线激光器向所述墙板投射的激光线调节至与p1和p2确定的直线平行;
和/或,所述机器人设备包括机器人固定架、机器人底盘和机器人主控;所述机器人固定架用于安装所述第一相机、所述第二相机和所述线激光器;所述机器人主控用于接收所述第一相机发送的第一图像以及所述第二相机发送的第二图像,并依据所述第一图像和第二图像确定所述凹槽边缘的边缘角度;所述机器人底盘用于承载所述机器人固定架。
4.根据权利要求3所述的墙板凹槽边缘角度的获取装置,其特征在于,所述机器人固定架呈矩形;所述第一相机、所述第二相机和所述线激光器分别设置在所述机器人固定架中较长的一条边界上。
5.根据权利要求4所述的墙板凹槽边缘角度的获取装置,其特征在于,还包括第一光源和第二光源;
所述第一光源设置在所述第一相机的一侧;所述第二光源设置在所述第二相机的一侧;
所述第一光源用于为所述第一相机的拍摄作业提供光照;所述第二光源用于为所述第二相机的拍摄作业提供光照。
6.根据权利要求5所述的墙板凹槽边缘角度的获取装置,其特征在于,所述第一光源和所述第二光源分别设置在所述机器人固定架中较长的另一条边界上;所述第一光源和所述第一相机确定的直线平行与所述机器人固定架中较短的一组边界;所述第二光源和所述第二相机确定的直线平行与所述机器人固定架中较短的一组边界。
7.一种墙板凹槽边缘角度的获取方法,其特征在于,包括:
线激光器沿机器人设备的作业方向朝墙板投射激光线;
第一相机拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第一图像,向机器人设备发送所述第一图像;
第二相机拍摄包括激光线和所述墙板上的凹槽边缘的第二图像,向所述机器人设备发送所述第二图像;所述第一相机、所述第二相机和所述线激光器分别安装在所述机器人设备的同一侧面,所述第一相机和所述第二相机分别位于所述线激光器的两侧;
所述机器人设备依据所述第一图像和所述第二图像确定所述凹槽边缘的边缘角度;
其中,所述机器人设备依据所述第一图像和所述第二图像确定所述凹槽边缘的边缘角度的步骤包括:
所述机器人设备识别所述第一图像中激光线的中点p1c和凹槽边缘的中点q1c,并识别所述第二图像中激光线的中点p2c和凹槽边缘的中点q2c,分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至同一坐标系,得到p1c对应的点p1c”,q1c对应的点q1c”,p2c对应的点p2c”,和q2c对应的点q2c”,将p1c”和p2c”拟合为表征所述激光线的第一直线,将q1c”和q2c”拟合为表征所述凹槽边缘的第二直线,将所述第一直线和所述第二直线形成的夹角确定为所述凹槽边缘的边缘角度;
其中,所述第一相机和所述第二相机分别靠近所述机器人设备的两端设置;
其中,所述机器人设备识别所述第一图像中激光线的中点p1c和凹槽边缘的中点q1c,并识别所述第二图像中激光线的中点p2c和凹槽边缘的中点q2c,分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至同一坐标系,得到p1c对应的点p1c”,q1c对应的点q1c”,p2c对应的点p2c”,和q2c对应的点q2c”的步骤包括:
所述机器人设备采用图像坐标至机器人坐标之间的仿射变换矩阵分别将p1c、q1c、p2c和q2c转换至通过机器人坐标系的单位表征的坐标,得到p1c对应的点p1c',q1c对应的点q1c',p2c对应的点p2c',和q2c对应的点q2c';采用所述第一相机至所述第二相机之间的刚体变换矩阵分别将p1c'、q1c'、p2c'和q2c'转换至同一坐标系,得到p1c'对应的p1c”,q1c'对应的q1c”,p2c'对应的p2c”,和q2c'对应的q2c”;
其中,所述仿射变换矩阵的计算步骤包括:
所述机器人设备在多个位置分别控制选定相机拍摄所述墙板上的圆形标志物,得到多个圆形标志物图像;获取各次拍摄圆形标志物时机器人设备的坐标,得到机器人坐标序列Q1;获取多个圆形标志物图像中的圆心坐标,得到圆心坐标序列Q2;根据所述机器人坐标序列Q1和所述圆心坐标序列Q2计算所述仿射变换矩阵;所述选定相机为第一相机或者第二相机;
所述根据所述机器人坐标序列Q1和所述圆心坐标序列Q2计算所述仿射变换矩阵的步骤包括:
所述机器人设备计算Q1的质心C1,Q2的质心C2,并将Q1的各个坐标减去C1得到点列Q1',将Q2的各个坐标减去C2得到点列Q2',依据Q1'和Q2'确定第一旋转矩阵R,所述机器人设备依据C1、C2和R确定第一平移矩阵T,再依据第一旋转矩阵R和第一平移矩阵T计算所述仿射变换矩阵;其中,所述机器人设备通过求坐标序列中各个坐标的平均值,以确定坐标序列的质心。
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