CN112985294A - 一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，具体包括以下步骤：S1、获取扫描坐标值：通过视觉系统扫描识别图像信息，得到正确位置信息P1、P2、P3，并将其存储到位置寄存器，S2、求圆心：通过三点共面和三点到空间圆心坐标相等的约束条件，建立方程，求得圆心坐标0，S3、求取坐标系：以0、P2’、P3’三点为基准，建立坐标系base1，S4、修正坐标，本发明涉及工件检测技术领域。该基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，功能性比现有寻位更多，既可以解决工件平移所带来的偏差，又可以解决旋转出现的偏差，指令操作上简化许多，只需要扫描三次，就可以完成寻位操作，能够解决工件旋转导致修正不准的问题。

Description

一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法
技术领域
本发明涉及工件检测技术领域，具体为一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法。
背景技术
随着我国工业自动化水平的提高，工业机器人得到越来越多的使用，在焊接生产前，需要工人根据焊缝的具体工况，手动控制机器人拖动焊枪按照实际焊缝轨迹、焊接顺序等进行预示教，保存焊缝轨迹上示教点位置信息，在工业焊接生产中，焊接环境不可能是一成不变的，比如批量生产时，待焊工件每次装夹时引入的工装误差，会导致焊缝位置发生偏移，从而影响焊接质量，为满足机器人焊接生产的高精度、高效率要求，基于各类传感器的焊缝跟踪模块成为机器人焊接系统的关键组成部分。
目前的检测功能主要以预扫描的方式，视觉系统将检测到的焊缝位置信息计算焊枪的路径，并将路径数据传送给机器人，实现修正的功能；但是这种方式存在一定的局限性，当检测圆筒型工件时，圆筒出现旋转，会影响其检测精度。
现有寻位方式在工件出现旋转的情况下，所扫描的位置与之前扫描的位置不同，实际上可能不存在偏差，但由于检测的位置不同，导致最终修正的位置值与原始位置值不同，同时现有寻位方法需要连续扫描四点，指令操作比较繁琐。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，通过求圆心和构建坐标系两者相结合，来解决工件旋转导致修正不准的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，具体包括以下步骤：
S1、获取扫描坐标值：通过视觉系统扫描识别图像信息，得到正确位置信息P1、P2、P3，并将其存储到位置寄存器；
S2、求圆心：通过三点共面和三点到空间圆心坐标相等的约束条件，建立方程，求得圆心坐标0；
S3、求取坐标系：以0、P2’、P3’三点为基准，建立坐标系base1；
S4、修正坐标。
优选的，所述步骤S1中视觉系统是采用型号为英莱HSP150-SD01的激光器。
优选的，所述步骤S2中令圆心坐标0为(x0，y0，z0)，半径为r，空间三点确定的平面方程为：A1x+B1y+C1z+D1＝0，三点到空间圆心坐标的距离相等：A2X+B2Y+C2Z+D2＝0，A3X+B3Y+C3Z+D3＝0。
优选的，所述步骤S3中通过P0、P1、P2建立坐标系：
l[1]＝P0[1]-P1[1]；
l[2]＝P0[2]-P1[2]；
l[3]＝P0[3]-P1[3]；
k[1]＝P0[1]-P2[1]；
k[2]＝P0[2]-P2[2]；
k[3]＝P0[3]-P2[3]；
将向量l单位化作为X轴T1，通过方向余旋矩阵特性可得T2、A、B、C；
T3[1]＝X[2]*Y[3]-X[3]*Y[2]；
T3[2]＝X[3]*Y[1]-X[1]*Y[3]；
T3[3]＝X[1]*Y[2]-X[2]*Y[1]；
从而得到坐标系：base1{T1，T2，T3，A，B，C}。
优选的，所述步骤S4中以步骤S3得到的坐标系base1为基准，则可将此坐标系的坐标点全部修正，从而可以解决旋转所带来的偏差。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，具体包括以下步骤：S1、获取扫描坐标值：通过视觉系统扫描识别图像信息，得到正确位置信息P1、P2、P3，并将其存储到位置寄存器，S2、求圆心：通过三点共面和三点到空间圆心坐标相等的约束条件，建立方程，求得圆心坐标0，S3、求取坐标系：以0、P2’、P3’三点为基准，建立坐标系base1，S4、修正坐标，可实现与现有寻位相比，本发明功能性比现有寻位更多，既可以解决工件平移所带来的偏差，又可以解决旋转出现的偏差。
(2)、该基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，相比现有寻位方法，指令操作上简化许多，只需要扫描三次，就可以完成寻位操作。
(3)、该基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，通过求圆心、构建坐标系两者相结合能够很好的解决工件旋转导致修正不准的问题。
附图说明
图1为本发明获取扫描坐标的示意图；
图2为本发明工件旋转轨迹点生成示意图。
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。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，具体包括以下步骤：
S1、获取扫描坐标值：通过视觉系统扫描识别图像信息，得到正确位置信息P1、P2、P3，并将其存储到位置寄存器，视觉系统是采用型号为英莱HSP150-SD01的激光器；
S2、求圆心：通过三点共面和三点到空间圆心坐标相等的约束条件，建立方程，求得圆心坐标0，令圆心坐标0为(x0，y0，z0)，半径为r，空间三点确定的平面方程为：A1x+B1y+C1z+D1＝0 (1)
A1＝y1.z2-y1.z3-z1.y2+z1.y3+y2.z3-y3.z2；
B1＝-x1.z2+x1.z3+z1.x2-z1.x3-x2.z3+x3.z2；
C1＝x1.y2-x1.y3-y1x2+y1x3+x2.y3-x3.y2；
D1＝-x1.y2.z3+x1.y3.z2+x2.y1.z3-x3.y1.z2-x2.y3.z1+x3.y2.z1
三点到空间圆心坐标的距离相等：
r2＝(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2 (2)
r2＝(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2 (3)
r2＝(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2 (4)
(2)(3)(4)联立：
A2X+B2Y+C2Z+D2＝0 (5)
A3X+B3Y+C3Z+D3＝0 (6)
通过(1)(5)(6)联立：
Figure BDA0002905573020000041
解得圆心坐标为：
Figure BDA0002905573020000042
S3、求取坐标系：以0、P2’、P3’三点为基准，建立坐标系base1；
通过P0、P1、P2建立坐标系：
l[1]＝P0[1]-P1[1]；
l[2]＝P0[2]-P1[2]；
l[3]＝P0[3]-P1[3]；
k[1]＝P0[1]-P2[1]；
k[2]＝P0[2]-P2[2]；
k[3]＝P0[3]-P2[3]；
将向量l单位化作为X轴T1，通过方向余旋矩阵特性可得T2、A、B、C；
T3[1]＝X[2]*Y[3]-X[3]*Y[2]；
T3[2]＝X[3]*Y[1]-X[1]*Y[3]；
T3[3]＝X[1]*Y[2]-X[2]*Y[1]；
从而得到坐标系：base1{T1，T2，T3，A，B，C}。
S4、修正坐标，以步骤S3得到的坐标系base1为基准，则可将此坐标系的坐标点全部修正，从而可以解决旋转所带来的偏差。
本发明基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，可应用在切割，检测等领域，也可应用在触碰传感等工艺和各品牌工业机器人上。
综上，本发明与现有寻位相比，本发明功能性比现有寻位更多，既可以解决工件平移所带来的偏差，又可以解决旋转出现的偏差，相比现有寻位方法，指令操作上简化许多，只需要扫描三次，就可以完成寻位操作，通过求圆心、构建坐标系两者相结合能够很好的解决工件旋转导致修正不准的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、获取扫描坐标值：通过视觉系统扫描识别图像信息，得到正确位置信息P1、P2、P3，并将其存储到位置寄存器；
S2、求圆心：通过三点共面和三点到空间圆心坐标相等的约束条件，建立方程，求得圆心坐标0；
S3、求取坐标系：以0、P2’、P3’三点为基准，建立坐标系base1；
S4、修正坐标。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，其特征在于：所述步骤S1中视觉系统是采用型号为英莱HSP150-SD01的激光器。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，其特征在于：所述步骤S2中令圆心坐标0为(x0，y0，z0)，半径为r，空间三点确定的平面方程为：A1x+B1y+C1z+D1＝0，三点到空间圆心坐标的距离相等：A2X+B2Y+C2Z+D2＝0，A3X+B3Y+C3Z+D3＝0。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，其特征在于：所述步骤S3中通过P0、P1、P2建立坐标系：
l[1]＝P0[1]-P1[1]；
l[2]＝P0[2]-P1[2]；
l[3]＝P0[3]-P1[3]；
k[1]＝P0[1]-P2[1]；
k[2]＝P0[2]-P2[2]；
k[3]＝P0[3]-P2[3]；
将向量l单位化作为X轴T1，通过方向余旋矩阵特性可得T2、A、B、C；
T3[1]＝X[2]*Y[3]-X[3]*Y[2]；
T3[2]＝X[3]*Y[1]-X[1]*Y[3]；
T3[3]＝X[1]*Y[2]-X[2]*Y[1]；
从而得到坐标系：base1{T1，T2，T3，A，B，C}。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉装置的圆型工件检测的新型测量方法，其特征在于：所述步骤S4中以步骤S3得到的坐标系base1为基准，则可将此坐标系的坐标点全部修正。
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