CN111113394A - 机械手定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种机械手定位方法，所述方法包括：控制机械手向定位点行进；控制第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息；根据所述图像信息确定所述机械手的位置；在机械手向定位点行进过程中，根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。本发明实施例能够提高机械手的定位精确度。

Description

机械手定位方法
技术领域
本发明实施例涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种机械手定位方法。
背景技术
机械手在进行工业作业前，需要进行一定的示教，示教中包含对机械手的定位以确保机械手与控制命令的位移信息，按照预定的距离进行工作。
目前通常需要由操作人员手持示教器来为机械手定位。这种定位方式准确性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种机械手定位方法，能够提高机械手的定位精确度。
本发明的实施例根据第一个方面，提供了一种机械手定位方法，包括：
控制机械手向定位点行进；
控制第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息；
根据所述图像信息确定所述机械手的位置；
在机械手向定位点行进过程中，根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
在一个实施例中，所述控制机械手向定位点行进，之前包括：
调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。
在一个实施例中，所述调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系，包括：
获取第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像；
判断所述第一二维图像和第二二维图像是否满足平面垂直关系；
若不满足，根据所述第一二维图像和第二二维图像确定平面垂直偏差参数；
根据所述平面垂直偏差参数调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。
在一个实施例中，所述根据所述图像信息确定所述机械手的位置，包括：
根据所述第一二维图像和第二二维图像建立以所述定位点为原点的三维坐标系；
根据第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息确定所述机械手的预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息；
根据所述预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息确定确定所述机械手的位置。
在一个实施例中，所述根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围；
根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
在一个实施例中，所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第一倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第一行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第一摄像倍率。
在一个实施例中，所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第二倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第二行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第二摄像倍率。
在一个实施例中，所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第三倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第三行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第三摄像倍率。
在一个实施例中，该机械手定位方法还包括：
所述第一行进速度大于所述第二行进速度，所述第二行进速度大于所述第三行进速度。
在一个实施例中，该机械手定位方法还包括：
第一摄像倍率小于所述第二摄像倍率，所述第二摄像倍率小于所述第三摄像倍率。
在本发明实施例中，通过控制机械手向定位点行进，以及控制第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息；根据所述图像信息确定所述机械手的位置；在机械手向定位点行进过程中，根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，能够提高机械手的定位精确度。
上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。其中：
图1为本发明一个实施例的机械手定位方法的示意图；
图2为本发明一个实施例的平面垂直的示意图；
图3为本发明一个实施例的同一摄像头采用不同摄像倍率所拍摄图像的对照图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，应当理解的是，本公开可以以各种形式实现而不应被下面阐述的实施例所限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，在一个实施例中，本发明提供的一种机械手定位方法，包括以下步骤：
S110：控制机械手向定位点行进。
S120：控制第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息。
S130：根据所述图像信息确定所述机械手的位置。
S140：在所述机械手向定位点行进过程中，根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
依靠人眼来判断机械手是否移动到定位点的方式容易出现误差，并且不够智能。为此，本实施例提供一种能够自动为机械手进行定位的方法，具体是通过定位装置来为机械手定位，该定位装置包括控制器、处理器和摄像头。该定位装置通过控制器来控制机械手向定位点进行移动，可以理解的，控制器可以控制机械手在横向、纵向以及垂向上进行移动，定位点可以根据实际应用场景进行指定。在确定定位点之后，以定位点作为原点建立一个三维坐标系，选择机械手上的一个点作为参照点，然后确定该参照点在该三维坐标系中的坐标，控制机械手向定位点行进即是指将机械手从其参照点对应的位置向该三维坐标系中的原点移动。
第一摄像头和第二摄像头用来获取该机械手的图像信息，也就是用来拍摄机械手的图像，处理器根据第一摄像头和第二摄像头拍摄到的图像信息就能够确定机械手当前所处的位置。处理器在确定机械手的位置之后，在机械手向定位点行进过程中，根据机械手的位置对机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率这两个参数进行同步调整。其中，摄像倍率是指摄像头的镜头的放大倍数。为了方便处理器更准确地确定机械手的位置，在选用摄像头的型号时，选用相同型号的摄像头作为该第一摄像头和第二摄像头。
本发明实施例通过控制机械手向定位点行进，以及控制第一摄像头和第二摄像头获取该机械手的图像信息；根据获取到的图像信息确定该机械手的位置；其中，在机械手向定位点行进过程中，根据机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及该第一摄像头和第二摄像头获取机械手的图像信息时的摄像倍率，能够提高机械手的定位精确度。
具体地，所述控制机械手向定位点行进，之前包括：
调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。
其中，第一摄像头和第二摄像头都是用于获取机械手的图像信息，因此，在控制机械手开始移动之前需要将第一摄像头和第二摄像头放置于能够获取到机械手的图像信息的位置。
摄像头拍摄到的图像是二维的，为了能够确定机械手的三维位置，需要让第一摄像头和第二摄像头拍摄到的图像之间能够满足平面垂直关系(即一个平面中的一条直线垂直于另一个平面中的两条不相互平行的直线，类似如图2所示A平面和B平面的位置)，从而处理器根据第一摄像头和第二摄像头拍摄的图像信息能够计算出机械手的位置。
进一步地，在放置摄像头位置时，先将第一摄像头和第二摄像头放置到大致的位置，然后获取这两个摄像头拍摄到的图像信息，由处理器利用平面垂直算法对该图像信息进行计算，根据得到的计算结果判断第一摄像头和第二摄像头拍摄到的图像是否满足平面垂直关系，如果不满足平面垂直关系，那么处理器进一步计算出平面垂直偏差参数，进而根据该平面垂直偏差参数调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使得第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。具体地，可以将每个摄像头采集的图像划分为N个用于抓取数据的区域，其中，数值N需要是大于3的正整数，因为确定一个平面需要至少4个点。比如，可以将第一摄像头采集的图像划分为4个区域，从各个区域中确定一个点作为平面定位点，这样一个摄像头会有4个平面定位点。根据第一摄像头的4个平面定位点的坐标数据，以及第二摄像头的4个平面定位点的坐标数据进行计算，能够确定第一摄像头采集到的平面与第二摄像头采集到的平面是否满足平面垂直关系，如果不满足平面垂直关系，那么根据第一摄像头的4个平面定位点的坐标数据，以及第二摄像头的4个平面定位点的坐标数据进行计算，得到平面垂直偏差参数，然后根据该平面垂直偏差参数来调整摄像头的图像采集区域，直至第一摄像头采集到的平面和第二摄像头采集到的平面满足平面垂直关系。当完成摄像头的位置调整后，再执行上述过程，直到处理器确定第一摄像头和第二摄像头拍摄到的图像满足平面垂直关系。
在本实施例中，不需要人工操作来调整摄像头的位置，只需要通过调整摄像头的图像采集区域，就能使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系，相比人工操作的方式更为简单且高效，当第一二维图像和第二二维图像满足平面垂直关系之后处理器就能够根据第一摄像头和第二摄像头拍摄到的图像信息来建立三维坐标系，相比二维坐标系的定位方式，得到的机械手的位置更为精确。
在一个实施例中，所述根据所述图像信息确定所述机械手的位置，包括：
根据所述第一二维图像和第二二维图像建立以所述定位点为原点的三维坐标系；
根据第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息确定所述机械手的预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息；
根据所述预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息确定确定所述机械手的位置。
在一个实施例中，所述根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围；
根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
在本实施例中，当前倍率范围是预设的位置范围，用于判断机械手的位置与定位点之间的距离在哪个距离区间内。机械手与定位点之间距离不同，控制器控制机械手的行进速度就不同，并且第一摄像头和第二摄像头采用的摄像倍率也是不同的。
具体地，在一个实施例中，所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第一倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第一行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第一摄像倍率。
所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第二倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第二行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第二摄像倍率。
所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第三倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第三行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第三摄像倍率。
其中，第一行进速度大于第二行进速度，第二行进速度大于第三行进速度。第一摄像倍率小于第二摄像倍率，第二摄像倍率小于所述第三摄像倍率。
在本实施例中，倍率范围是预设的摄像头采用某个摄像倍率时拍摄到的图像范围，如图3所示为同一摄像头采用不同摄像倍率所拍摄图像的对照图，其中，K1摄像倍率<K2摄像倍率<K3摄像倍率，K1、K2以及K3摄像倍率的配置根据具体应用场景来配置，比如可以配置为K1＝1，K2＝2，K3＝5，本实施例不进行具体限定。
从图3可知，摄像头采用的摄像倍率越大，拍摄到的图像范围会越小，而同一拍摄主体在画面中所占比例会越大。当机械手的参照点处于K1摄像倍率对应的画面中时，可以确定机械手处于第一倍率范围，当机械手的参照点处于K2摄像倍率对应的画面中时，可以确定机械手处于第二倍率范围，当机械手的参照点处于K3摄像倍率对应的画面中时，可以确定机械手处于第三倍率范围。
也就是说，当机械手距离定位点比较远的时候，可以采用较快的行进速度，而此时第一摄像头和第二摄像头可以采用比较小的摄像倍率来拍摄机械手，进而确定机械手的位置，随着机械手与定位点之间的距离越来越近时，为了能够更精确地控制机械手的移动，以及提高机械手的定位精度，控制机械手以的更低的行进速度进行移动，而第一摄像头和第二摄像头都使用更大的摄像倍率来拍摄机械手的图像信息。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
应该理解的是，在本发明各实施例中的各功能单元可集成在一个处理模块中，也可以各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成于一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手定位方法，其特征在于，包括：
控制机械手向定位点行进；
控制第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息；
根据所述图像信息确定所述机械手的位置；
在所述机械手向定位点行进过程中，根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
2.如权利要求1所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述控制机械手向定位点行进，之前包括：
调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。
3.如权利要求2所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系，包括：
获取第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像；
判断所述第一二维图像和第二二维图像是否满足平面垂直关系；
若不满足，根据所述第一二维图像和第二二维图像确定平面垂直偏差参数；
根据所述平面垂直偏差参数调整第一摄像头和/或第二摄像头的图像采集区域，使第一摄像头采集的第一二维图像和第二摄像头采集的第二二维图像之间满足平面垂直关系。
4.如权利要求2所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述根据所述图像信息确定所述机械手的位置，包括：
根据所述第一二维图像和第二二维图像建立以所述定位点为原点的三维坐标系；
根据第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息确定所述机械手的预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息；
根据所述预设参照点在所述三维坐标系中的坐标信息确定所述机械手的位置。
5.如权利要求1所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述根据所述机械手的位置同步调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围；
根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率。
6.如权利要求5所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第一倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第一倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第一行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第一摄像倍率。
7.如权利要求6所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第二倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第二倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第二行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第二摄像倍率。
8.如权利要求7所述的机械手定位方法，其特征在于，
所述确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围，包括：
若所述机械手的位置都处于所述第一摄像头和第二摄像头的第三倍率范围内，确定所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围；
所述根据所述当前倍率范围调整所述机械手向定位点行进时的行进速度、以及所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率，包括：
若所述机械手的位置所处的当前倍率范围为第三倍率范围，将所述机械手向定位点行进时的行进速度调整为第三行进速度，将所述第一摄像头和第二摄像头获取所述机械手的图像信息时的摄像倍率调整为第三摄像倍率。
9.如权利要求8所述的机械手定位方法，其特征在于，还包括：
所述第一行进速度大于所述第二行进速度，所述第二行进速度大于所述第三行进速度。
10.如权利要求8所述的机械手定位方法，其特征在于，还包括：
第一摄像倍率小于所述第二摄像倍率，所述第二摄像倍率小于所述第三摄像倍率。
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