CN111323236A - 机器人自动拍照方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人自动拍照方法及其装置。该机器人自动拍照装置适用于座椅疲劳试验，包括六轴机器人，具有控制器，在六轴机器人的第六轴上设有假人用以完成座椅疲劳试验；多自由度平台，设置在第六轴上；数码相机，通过多自由度平台设置在第六轴上；在座椅疲劳试验过程中，控制器能根据拍摄节点来控制数码相机调整到拍摄位姿并对试验用座椅进行拍摄。本发明提出了一种机器人自动拍照方法及其装置，能完成座椅疲劳试验中的自动拍摄，方便操作，降低成本且运行可靠。

Description

机器人自动拍照方法及其装置

技术领域

本发明涉及汽车疲劳耐久测试技术领域，尤其涉及一种适用于座椅疲劳试验用的机器人自动拍照方法及其装置。

背景技术

现有汽车零部件疲劳试验裂纹的监控通常通过人眼直接观察来实现，由值班人员每间隔一段时间进行人眼观察，效率低容易漏检，并且一旦漏检就无法确认准确的裂纹产生时间。

基于座椅疲劳耐久试验标准，利用机器人控制假人模拟人体动作对座椅进行试验，每若干个试验循环后需对座椅样品的不同部位进行拍照，以记录座椅表面的物理变化，该拍照工作通常由人工进行，效率低。也有部分机器人自动拍照系统用于疲劳耐久试验，皆为专门设计一套驱动行走机构以及机架进行自动拍照，成本高昂且结构复杂，调试操作不方便。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种机器人自动拍照方法及其装置，能完成座椅疲劳试验中的自动拍摄，方便操作，降低成本且运行可靠。

具体地，本发明提出了一种机器人自动拍照装置，包括，

六轴机器人，具有控制器，在所述六轴机器人的第六轴上设有假人用以完成所述座椅疲劳试验，；

多自由度平台，设置在所述第六轴上；

数码相机，通过所述多自由度平台设置在所述第六轴上；

在所述座椅疲劳试验过程中，所述控制器能根据拍摄节点来控制所述数码相机调整到拍摄位姿并对试验用座椅进行拍摄。

根据本发明的一个实施例，所述多自由度平台包括支撑杆、第一移动块和第二移动块，所述第一移动块设置在所述支撑杆上，所述第一移动块能沿所述支撑杆的长度方向移动，并能绕所述支撑杆旋转后固定；所述第二移动块设置在所述第一移动块上，所述第二移动块能相对所述第一移动块旋转后固定，所述数码相机设置在所述第二移动块上且能够沿拍摄角度方向上移动后固定。

根据本发明的一个实施例，所述控制器包括一与所述数码相机USB接口连接的开关量输入输出模块，所述控制器通过所述开关量输入输出模块控制所述数码相机动作。

根据本发明的一个实施例，所述控制器能够调整所述数码相机的拍摄角度，并控制所述数码相机完成对焦、打开闪光灯和拍摄动作。

根据本发明的一个实施例，根据试验用座椅的面套材质确定所述数码相机的拍摄参数，所述拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度。

本发明还提供了一种机器人自动拍照方法，应用前述的机器人自动拍照装置，包括步骤：

第一步，将所述数码相机固定安装到所述多自由度平台上，并通过所述多自由度平台将所述数码相机调整到一设定位置；

第二步，以试验用座椅的设计基准点建立所述六轴机器人的工件坐标系，以所述数码相机的镜头外圈顶点为工具中心点建立所述六轴机器人的工具坐标系；

第三步，开启所述数码相机，示教所述工具中心点依次至所述试验用座椅的多个拍摄位姿，记录在每个所述拍摄位姿下的所述数码相机在所述工件坐标系上的坐标值；

第四步，执行座椅疲劳试验，在每个拍摄节点使所述数码相机依次到达各个拍摄位姿，并对试验用座椅进行拍摄。

根据本发明的一个实施例，所述控制器包括一与所述数码相机USB接口连接的开关量输入输出模块，所述控制器通过所述开关量输入输出模块控制所述数码相机动作，所述控制器具有第一输出端口、第二输出端口及第一出入端口。

根据本发明的一个实施例，在第一步之后第二步之前，还包括根据试验用座椅的面套材质确定所述数码相机的拍摄参数，所述拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度。

根据本发明的一个实施例，在第四步中，拍摄过程包括：

步骤1，所述第一输出端口发送高电平至所述数码相机USB端口以完成对焦；

步骤2，等待一设定时间后，所述第二输出端口发送高电平至所述数码相机USB端口以完成拍摄；

步骤3，通过所述第一输入端口的电平状态判定拍摄是否完成，若完成，所述第一输出端口、第二输出端口发送低电平至所述数码相机USB端口以执行初始化。

根据本发明的一个实施例，所述设定时间为3～5s。

本发明提供的一种机器人自动拍照方法及其装置，将数码相机设置在六轴机器人的第六轴上，使数码相机完成座椅疲劳试验中的自动拍摄，整体方便操作，降低成本且运行可靠。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明一个实施例的机器人自动拍照装置的结构示意图。

图2是图1中的局部放大示意图。

图3示出了本发明一个实施例的机器人自动拍照方法的流程图。

其中，上述附图主要包括以下附图标记：

机器人自动拍照装置 100 六轴机器人 101

多自由度平台 102 数码相机 103

第六轴 104 假人 105

试验用座椅 106 支撑杆 107

第一移动块 108 第二移动块 109

机器人自动拍照方法 300

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本发明一个实施例的机器人自动拍照装置的结构示意图。图2是图1中的局部放大示意图。如图所示，一种适用于座椅疲劳试验的机器人自动拍照装置100主要包括六轴机器人101、多自由度平台102及数码相机103。在本发明中选用的六轴机器人101比常规的四轴机器人多两个轴，相当于多两个关节，因此相对四轴机器人，六轴机器人101具有更多的“行动自由度”，意味着通过六轴联动运行可以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入包装产品里，还可以执行许多由熟练工人才能完成的操作。

其中，六轴机器人101具有控制器(图未示意)。在六轴机器人101的第六轴104上设有假人105。六轴机器人101通过控制器来控制六轴联动，带动假人105模拟人体动作对试验用座椅106进行疲劳试验。

多自由度平台102设置在六轴机器人101的第六轴104上。第六轴104的转动能同时带动假人105和多自由度平台102动作。

数码相机103通过多自由度平台102设置在第六轴104上，相当于第六轴104的转动能同时带动假人105和数码相机103动作。六轴机器人101通过控制器来控制六轴联动，由多自由度平台102带动数码相机103到达设定拍摄位姿进行拍摄。

在座椅疲劳试验过程中，六轴机器人101的控制器通过六轴联动来完成假人105对试验用座椅106进行疲劳试验，并能根据拍摄节点来调用数码相机103，控制器同样通过六轴联动将数码相机103调整到拍摄位姿并对试验用座椅106进行拍摄。举例来说，在座椅疲劳试验过程中假人105需要作用于试验用座椅106的动作总测试次数为2万次。测试开始，六轴机器人101的控制器通过六轴联动来完成假人105对试验用座椅106的测试动作，当该测试动作重复2千次以后，进入拍摄节点，控制器通过六轴联动将数码相机103调整到拍摄位姿并对试验用座椅106进行拍摄。由于疲劳试验涉及试验用座椅106的不同部位，因此需要对试验用座椅106的不同部位进行拍摄，则需要将数码相机103调整到不同的拍摄位姿，依次进行拍摄。在每个拍摄节点，即每间隔2千次测试动作，则对试验用座椅106进行拍摄，当然拍摄节点也可以设置为每完成3千次测试动作，或根据需要来调整具体测试动作的次数。

进一步的，多自由度平台102包括支撑杆107、第一移动块108和第二移动块109。第一移动块108设置在支撑杆107上，第一移动块108能沿支撑杆107的长度方向上移动，并能绕支撑杆107转动后固定。参考图2，支撑杆107的长度方向设定为y轴方向，第一移动块108能沿y轴方向移动一适当距离。第二移动块109设置在第一移动块108上，第二移动块109能相对所述第一移动块108旋转后固定。数码相机103设置在第二移动块109上且能跟随第二移动块旋转。数码相机103还能够在第二移动块109上沿拍摄角度方向前后移动后固定。该拍摄角度方向设定为z轴方向，数码相机103能沿z轴方向移动一适当距离。容易理解的，通过该多自由度平台102可以将数码相机103调节到一合适位置，以防止在实际拍摄过程中假人105与试验用座椅106产生干扰或在疲劳试验过程中数码相机103与试验用座椅106产生干扰。

较佳地，六轴机器人101的控制器包括一与数码相机103的USB接口连接的开关量输入输出模块，控制器通过开关量输入输出模块控制数码相机103动作。更佳地，控制器能够调整数码相机103的拍摄角度，控制器通过六轴联动来带动数码相机103到达具体的拍摄角度，并通过开关量输入输出模块来控制数码相机103完成对焦、打开闪光灯和拍摄动作。

较佳地，用户可以根据试验用座椅106的面套材质来确定数码相机103的拍摄参数。这里的拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度，以利于拍摄出较为清晰的试验用座椅106的表面影像。

图3示出了本发明一个实施例的机器人自动拍照方法的流程图。如图所示，一种机器人自动拍照方法300应用前述的机器人自动拍照装置100，包括如下步骤：

步骤310，将数码相机103固定安装到多自由度平台102上，并通过多自由度平台102将数码相机103调整到一设定位置，以避免整个测试过程中，数码相机103、假人105和试验用座椅106三者间发生相互干扰。

步骤320，以试验用座椅106的设计基准点建立六轴机器人101的工件坐标系，以数码相机103的镜头外圈顶点为工具中心点建立六轴机器人101的工具坐标系。

步骤330，开启数码相机103，打开实时取景模式，示教工具中心点依次至试验用座椅106的多个拍摄位姿，记录在每个拍摄位姿下的数码相机103在工件坐标系上的坐标值。

步骤340，根据所述工件坐标系，执行座椅疲劳试验，在每个拍摄节点使数码相机103依次到达各个拍摄位姿的坐标值，并对试验用座椅106进行拍摄。实际上，在座椅疲劳试验中，可以把假人106进行试验动作作为控制器执行的主程序，数码相机103拍照动作作为子程序。基于控制器的语言编写该子程序，在主程序运行过程中，即在每若干个试验动作循环后无缝调用子程序以使数码相机在每个拍摄位姿下完成拍摄。

较佳地，在步骤310，控制器包括一与数码相机103的USB接口连接的开关量输入输出模块，控制器通过开关量输入输出模块控制数码相机动作，控制器具有第一输出端口、第二输出端口及第一出入端口。

较佳地，在步骤310之后步骤320之前，根据试验用座椅106的面套材质确定数码相机103的拍摄参数。该拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度。

较佳地，在步骤340中，在每个拍摄节点的拍摄过程包括：

第一步，开关量输入输出模块的第一输出端口发送高电平至数码相机103以完成对焦。

第二步，等待一设定时间后，开关量输入输出模块的第二输出端口发送高电平至数码相机103以完成拍摄。该设定时间优选为3～5s。

第三步，通过开关量输入输出模块的第一输入端口的电平状态判定拍摄是否完成，若完成，开关量输入输出模块的第一输出端口、第二输出端口发送低电平至数码相机103以执行初始化。

控制器通过六轴联动带动数码相机103每到达一个拍摄位姿，由控制器通过开关量输入输出模块控制数码相机103完成上述对焦、延迟设定时间后拍摄，并判定该拍摄动作是否完成，以防止漏拍情况发生。之后，控制器继续通过六轴联动带动数码相机103到达下一个拍摄位姿进行拍摄。

以下结合图1和图2来具体描述本申请提供的一种机器人自动拍照方法300。

第一步：将数码相机103固定安装到多自由度平台102上，并通过多自由度平台102将数码相机调整到一设定位置。

第二步：以试验用座椅106的设计基准点建立六轴机器人101的工件坐标系(base1[1608.3，-166.6,336.7,-180.0,-14.0，-180.0])，以数码相机103的镜头外圈顶点为工具中心点建立六轴机器人101的工具坐标系(tool1[-403.8,375.2,385.3,0,0,0])。

第三步：开启数码相机103，根据座椅面套材料、光照环境及试验时长设定相机各参数(光圈值5.6,曝光时间1/60秒，ISO3000等)。示教工具中心点依次至试验用座椅106的多个拍摄位姿(例如座椅坐垫正上方、背垫正前方、软垫侧方等)。记录在每个拍摄位姿下的数码相机103的坐标值(CushionPoint[10.1，-53.3，-316.2，10.6，-0.5，7.1]、BackrestPoint[106.1，-409.9，-691.8，14.9，-42.9，-1.9]、BosterPoint[113.8，-751.1，-429.8，10.9，-10.5，6.6]等)。

第四部：执行座椅疲劳试验，共进行20000次导入导出试验，在每个拍摄节点，即每执行2000次导入导出试验后，数码相机103依次到达各个拍摄位姿(CushionPoint1[10.1，-53.3，-316.2,10.6，-0.5,7.1]、BackrestPoint[106.1，-409.9，-691.8，14.9，-42.9，-1.9]、BosterPoint[113.8，-751.1，-429.8，10.9，-10.5，6.6]等)。在每一个拍摄位姿，控制器控制数码相机103进行对焦，延迟3秒后拍摄，并判定该拍摄动作是否完成，以防止漏拍情况发生。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种机器人自动拍照装置，适用于座椅疲劳试验，包括，

六轴机器人，具有控制器，在所述六轴机器人的第六轴上设有假人用以完成所述座椅疲劳试验；

多自由度平台，设置在所述第六轴上；

数码相机，通过所述多自由度平台设置在所述第六轴上；

在所述座椅疲劳试验过程中，所述控制器能根据拍摄节点来控制所述数码相机调整到拍摄位姿并对试验用座椅进行拍摄。

2.如权利要求1所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，所述多自由度平台包括支撑杆、第一移动块和第二移动块，所述第一移动块设置在所述支撑杆上，所述第一移动块能沿所述支撑杆的长度方向移动，并能绕所述支撑杆旋转后固定；所述第二移动块设置在所述第一移动块上，所述第二移动块能相对所述第一移动块旋转后固定，所述数码相机设置在所述第二移动块上且能够沿拍摄角度方向上移动后固定。

3.如权利要求1所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，所述控制器包括一与所述数码相机USB接口连接的开关量输入输出模块，所述控制器通过所述开关量输入输出模块控制所述数码相机动作。

4.如权利要求3所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，所述控制器能够调整所述数码相机的拍摄角度，并控制所述数码相机完成对焦、打开闪光灯和拍摄动作。

5.如权利要求1所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，根据试验用座椅的面套材质确定所述数码相机的拍摄参数，所述拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度。

6.一种机器人自动拍照方法，应用如权利要求1所述的机器人自动拍照装置，包括步骤：

第一步，将所述数码相机固定安装到所述多自由度平台上，并通过所述多自由度平台将所述数码相机调整到一设定位置；

第二步，以试验用座椅的设计基准点建立所述六轴机器人的工件坐标系，以所述数码相机的镜头外圈顶点为工具中心点建立所述六轴机器人的工具坐标系；

第三步，开启所述数码相机，示教所述工具中心点依次至所述试验用座椅的多个拍摄位姿，记录在每个所述拍摄位姿下的所述数码相机在所述工件坐标系上的坐标值；

第四步，执行座椅疲劳试验，在每个拍摄节点使所述数码相机依次到达各个拍摄位姿，并对试验用座椅进行拍摄。

7.如权利要求6所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，所述控制器包括一与所述数码相机USB接口连接的开关量输入输出模块，所述控制器通过所述开关量输入输出模块控制所述数码相机动作，所述控制器具有第一输出端口、第二输出端口及第一出入端口。

8.如权利要求6所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，在第一步之后第二步之前，还包括根据试验用座椅的面套材质确定所述数码相机的拍摄参数，所述拍摄参数至少包括曝光时间、光圈和感光度。

9.如权利要求7所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，在第四步中，拍摄过程包括：

步骤1，所述第一输出端口发送高电平至所述数码相机USB端口以完成对焦；

步骤2，等待一设定时间后，所述第二输出端口发送高电平至所述数码相机USB端口以完成拍摄；

步骤3，通过所述第一输入端口的电平状态判定拍摄是否完成，若完成，所述第一输出端口、第二输出端口发送低电平至所述数码相机USB端口以执行初始化。

10.如权利要求9所述的机器人自动拍照装置，其特征在于，所述设定时间为3～5s。

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