CN113845064A - 一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法及系统 - Google Patents

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CN113845064A CN202110898581.5A CN202110898581A CN113845064A CN 113845064 A CN113845064 A CN 113845064A CN 202110898581 A CN202110898581 A CN 202110898581A CN 113845064 A CN113845064 A CN 113845064A
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Abstract

本发明提供一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法及系统，包括：搬运设备控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并搬运至目标区域后，控制顶升机构下降以将物料承载装置放置于目标区域；步搬运设备带动图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各圆形支脚的定位图像；对所有定位图像进行处理得到物料承载装置的当前放置位置相对目标位置的横向误差值、纵向误差值和转角误差值，并根据横向误差值、纵向误差值和转角误差值处理得到定位信号；搬运设备根据定位信号控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并对物料承载装置进行位置修正，使得物料承载装置的各圆形支脚分别落入对应的定位标记的限定范围，实现精准定位。有益效果是降低成本，定位精准度高。

Description

一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法及系统
技术领域
本发明涉及物流搬运技术领域，尤其涉及一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法及系统。
背景技术
无人化车间和智能制造工厂的物流搬运作业，一般都采用AGV自主机器人顶载物料承载装置的方式进行，这里的物料承载装置可以是物料框。现有的AGV导航、定位技术已经相当成熟并得以广泛应用。但是，物流搬运作业过程，作为制造企业和AGV的用户，关注的是物料框的定位精度。目前的技术方案是，首先采用“视觉或机械插销的方式将物料框在AGV车体上进行定位”，随后采用“视觉技术引导、驱动AGV车体相对于作业环境进行定位”。这两次定位的复合虽然理论上可以满足物料框的定位技术需求，但这种技术方案的前一种技术措施，在实际应用中会产生一些问题：(1)视觉方式将物料框在AGV车体上进行定位，无疑技术先进、硬件构造简单，但视觉定位误差相对于机械制造要求仍然过低，而且造价较高；(2)机械插销方式将物料框在AGV车体上进行定位，从硬件结构上保证了物料框相对于AGV车体的定位精度，但使用过程的磨损会破坏原有的精度，而且物料框下底面增加插销接口，也破坏了物料框底部的物料摆放功能；(3)这两种定位方法的复合，必然存在定位误差的累积，所以最终的物料框定位误差较大，对于精度要求较高应用场景不适合。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法，预先配置一搬运设备，所述搬运设备上设有一顶升机构和至少一图像采集装置，所述顶升机构用于承载具有若干圆形支脚的一物料承载装置；预先于一目标区域设置与各所述圆形支脚相对应的定位标记，以表征一目标位置；
则所述定位方法包括：
步骤S1，所述搬运设备控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并搬运至所述目标区域后，控制所述顶升机构下降以将所述物料承载装置放置于所述目标区域；
步骤S2，所述搬运设备带动所述图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各所述圆形支脚的定位图像；
步骤S3，对所有所述定位图像进行处理得到所述物料承载装置的当前放置位置相对所述目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到一定位信号；
步骤S4，所述搬运设备根据所述定位信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并对所述物料承载装置进行位置修正，使得所述物料承载装置的各所述圆形支脚分别落入对应的所述定位标记的限定范围，实现精准定位。
优选的，所述定位标记为正方形并以所述圆形支脚的直径为边长；则所述步骤S2中，每张所述定位图像包含对应的所述圆形支脚和所述定位标记的至少一条完整边；
所述步骤S3包括：
步骤S31，于所述定位图像上建立像素坐标系，分别获取所有所述定位图像中的所述完整边的两顶点的顶点像素坐标，并根据定位图像和所述顶点像素坐标分别处理得到所述完整边与所述圆形支脚的平行于所述完整边且与距离所述完整边较近的一切线之间的像素距离；
步骤S32，根据各所述顶点像素坐标、对应的所述像素距离以及预先获取的相邻两所述定位标记之间的实际距离分别处理得到所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到所述定位信号。
优选的，所述步骤S31包括：
步骤S311，于所述定位图像上建立像素坐标系，于所述定位图像中的所述圆形支脚的底部边界圆上的任意一点作为第一基准点，分别获取所述完整边的两顶点的顶点像素坐标以及所述第一基准点的第一像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第一像素坐标处理得到所述第一基准点到所述完整边的第一像素距离；
步骤S312，于所述底部边界圆上的所述第一基准点的一侧附近选取任意一点作为第二基准点，获取所述第二基准点的第二像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第二像素坐标处理得到所述第二基准点到所述完整边的第二像素距离；
步骤S313，判断所述第二像素距离与所述第一像素距离之间的差值的绝对值是否小于一阈值：
若是，则转向步骤S316；
若否，则转向步骤S314；
步骤S314，判断所述第二像素距离是否大于所述第一像素距离：
若是，则转向步骤S315；
若否，则将所述第二基准点作为所述第一基准点，随后返回所述步骤S312；
步骤S315，于所述底部边界圆上的所述第一基准点的远离所述第二基准点的一侧附近选取任意一点作为第三基准点，获取所述第三基准点的第三像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第三像素坐标处理得到所述第二基准点到所述完整边的第三像素距离，将所述第三像素距离作为所述第二像素距离以及将所述第三基准点作为所述第一基准点，随后返回所述步骤S313；
步骤S316，将所述第二像素距离作为所述完整边与所述圆形支脚的平行于所述完整边且与距离所述完整边较近的一切线之间的所述像素距离。
优选的，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述横向误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000051
其中，Δx用于表示所述横向误差值；x21和y21分别用于表示所述第二图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x22和y22分别用于表示所述第二图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx1用于表示所述第二图像中的所述像素距离；x41和y41分别用于表示所述第四图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x42和y42分别用于表示所述第四图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx2用于表示所述第四图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径。
优选的，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述纵向误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000052
其中，Δy用于表示所述纵向误差值；x11和y11分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示所述第一图像中的所述像素距离；x31和y31分别用于表示所述第三图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x32和y32分别用于表示所述第三图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy2用于表示所述第四图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径。
优选的，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述转角误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000061
其中，
Figure BDA0003198840430000062
Figure BDA0003198840430000063
Figure BDA0003198840430000064
θ用于表示所述转角误差值；x11和y11分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示所述第一图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径；A和B分别用于表示相邻两所述定位标记之间的间距，其中A不小于B。
优选的，所述定位标记为圆形并与所述圆形支脚的直径相同；则所述步骤S3包括：
步骤S31，于所述定位图像上建立像素坐标系，针对每张所述定位图像，分别处理得到所述定位图像中的所述定位标记的第一圆心像素坐标和所述圆形支脚的底部边界圆的第二圆心像素坐标，并根据所述第一圆心像素坐标和所述第二圆心像素坐标处理得到所述定位图像中所述圆形支脚相对所述定位标记之间的横向偏移量和纵向偏移量；
步骤S32，根据任意两张所述定位图像对应的所述横向偏移量、所述纵向偏移量以及预先获取的相邻两所述定位标记之间的实际距离分别处理得到所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到所述定位信号。
优选的，所述步骤S31包括：
步骤S311，于所述定位图像上建立像素坐标系，并分别获取所述定位标记和所述圆形支脚的底部边界圆上的若干点的像素坐标；
步骤S312，根据各所述点的像素坐标分别处理得到所述定位标记的第一方程和所述圆形支脚的底部边界圆的第二方程；
步骤S313，根据所述第一方程处理得到所述第一圆心像素坐标，以及根据所述第二方程处理得到所述第二圆心像素坐标；
步骤S314，根据所述第一圆心像素坐标处理得到所述定位标记的直径在对应的所述定位图像上的像素长度，并根据所述像素长度、所述第一圆心像素坐标和所述第二圆心像素坐标处理得到所述横向偏移量和所述纵向偏移量。
优选的，应用于上述的定位方法，预先于一目标区域设置与各所述圆形支脚相对应的定位标记；所述定位系统包括：
搬运设备，所述搬运设备上设有一顶升机构和至少一图像采集装置，所述顶升机构用于承载具有若干圆形支脚的一物料承载装置；
控制模块，连接所述搬运设备，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于生成一搬运信号，所述搬运设备根据所述搬运信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并搬运至所述目标区域后，控制所述顶升机构下降以将所述物料承载装置放置于所述目标区域；
第二控制单元，用于在将所述物料承载装置放置于所述目标区域后控制所述搬运设备带动所述图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各所述圆形支脚的定位图像；
图像处理单元，连接所述图像采集装置，用于对所有所述定位图像进行处理得到所述物料承载装置的当前放置位置相对所述目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到一定位信号；
所述搬运设备根据所述定位信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并对所述物料承载装置进行位置修正，使得所述物料承载装置的各所述圆形支脚分别落入对应的所述定位标记的限定范围，实现精准定位。
优选的，所述定位标记为正方形并以所述圆形支脚的直径为边长，或所述定位标记为圆形并与所述圆形支脚的直径相同。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：直接采用搬运设备原有的车载视觉硬件进行定位图像的拍摄和处理，进而驱动搬运设备进行位置修正，实现物料承载装置的精准定位，一方面无需增加硬件，降低成本，另一方面通过直接测量物料承载装置与作业环境中的定位标记之间的定位误差，从根本上避免了各种间接定位导致的误差累计，定位精准度高。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，搬运设备和物料承载装置的结构示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，定位标记为方形时，各圆形支脚的当前位置与对应的定位标记之间的位置关系示意图；
图3为本发明的较佳的实施例中，拍摄得到的定位图像中圆形支脚与定位标记的示意图；
图4为本发明的较佳的实施例中，一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法的流程示意图；
图5为本发明的较佳的实施例中，定位标记为方形时，对定位图像进行处理的流程示意图；
图6为本发明的较佳的实施例中，定位标记为方形时，对定位图像进行处理得到像素距离的流程示意图；
图7为本发明的较佳的实施例中，定位标记为圆形时，对定位图像进行处理的流程示意图；
图8为本发明的较佳的实施例中，定位标记为圆形时，各圆形支脚的当前位置与对应的定位标记之间的位置关系示意图；
图9为本发明的较佳的实施例中，定位标记为圆形时，对定位图像进行处理得到像素距离的流程示意图；
图10为本发明的较佳的实施例中，定位标记为圆形时，拍摄得到的定位图像中圆形支脚与定位标记的示意图；
图11为本发明的较佳的实施例中，一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法，如图1至图3所示，预先配置一搬运设备1，搬运设备1上设有一顶升机构11和至少一图像采集装置12，顶升机构11用于承载具有若干圆形支脚21的一物料承载装置2；预先于一目标区域设置与各圆形支脚21相对应的定位标记3，以表征一目标位置；
如图4所示，则定位方法包括：
步骤S1，搬运设备控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并搬运至目标区域后，控制顶升机构下降以将物料承载装置放置于目标区域；
步骤S2，搬运设备带动图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各圆形支脚的定位图像；
步骤S3，对所有定位图像进行处理得到物料承载装置的当前放置位置相对目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据横向误差值、纵向误差值和转角误差值处理得到一定位信号；
步骤S4，搬运设备根据定位信号控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并对物料承载装置进行位置修正，使得物料承载装置的各圆形支脚分别落入对应的定位标记的限定范围，实现精准定位。
具体地，本实施例中，上述物料承载装置2包括但不限于物料框，其对应的圆形支脚21的数量不限，以下以主流的具有四个圆形支脚21的物料框为例对本技术方案的定位方法进行说明，具有其他圆形支脚数量的物料框的定位方法以此类推。
作为优选，上述搬运设备1可以是自主导航搬运机器人，该自主导航搬运机器人上设有车载视觉硬件，包括至少一图像采集装置12以及连接图像采集装置12的控制模块4，该控制模块4可以集成于搬运设备1上，也可以通过外部的一上位机实现。
上述定位标记3可以是油漆框，通过在目标区域喷涂与圆形支脚21和作业环境有明显的色彩和亮度区别的油漆实现，该定位标记3可以是圆形支脚21与作业环境的表面，如地面，相交的边界线围合形成。
在需要将物料承载装置2运输至目标区域时，此时，搬运设备1控制顶升机构11上升以顶起物料承载装置2，使得物料承载装置的圆形支脚21离地，以便搬运设备1将物料承载装置2搬运至目标区域，预先在目标区域通过设置与物料承载装置2的圆形支脚21相对应的定位标记3，通过定位标记3确定物料承载装置2的目标位置，理想状态下，搬运设备1能够将物料承载装置2准确运输至目标位置，但实际搬运过程中可能会由于各种因素导致定位误差，使得物料承载装置2能够运输至目标区域，但与实际的目标位置存在一定偏差，如图2所示，为其他工序的有序进行带来不便。本实施例中，首先利用搬运设备1自身的导航方式将物料承载装置2运输至目标区域，随后控制顶升机构11下降，此时物料承载装置2放置于目标区域，通过拍摄得到相应的定位图像表征当前放置位置与目标位置之间的偏差，从而通过对定位图像进行处理得到相应的横向误差值、纵向误差值和转角误差值，进而基于该横向误差值、纵向误差值和转向误差值生成相应的定位信号，以控制搬运装置1进行偏差调整，最终使得物料承载装置2的所有圆形支脚均落入对应的定位标记3的限定范围内。优选的，定位标记3与圆形支脚21的位置的数量相对应。
本发明的较佳的实施例中，定位标记3为正方形并以圆形支脚21的直径为边长；则步骤S2中，每张定位图像包含对应的圆形支脚21和定位标记3的至少一条完整边；
如图5所示，则步骤S3包括：
步骤S31，于定位图像上建立像素坐标系，分别获取所有定位图像中的完整边的两顶点的顶点像素坐标，并根据定位图像和顶点像素坐标分别处理得到完整边与圆形支脚的平行于完整边且与距离完整边较近的一切线之间的像素距离；
步骤S32，根据各顶点像素坐标、对应的像素距离以及预先获取的相邻两定位标记之间的实际距离分别处理得到横向误差值、纵向误差值和转角误差值，并根据横向误差值、纵向误差值和转角误差值处理得到定位信号。
具体地，本实施例中，如图2所示，以定位标记3和圆形支脚21均为4个为例进行说明，四个定位图像中完整边的两顶点的顶点像素坐标分别为P11(x11,y11)、P12(x12,y12)、P21(x21,y21)、P22(x22,y22)、P31(x31,y31)、P32(x32,y32)、P41(x41,y41)、P42(x42,y42)，对应的像素距离分别为Δy1、Δx1、Δy2、Δx2。
本发明的较佳的实施例中，如图6所示，步骤S31包括：
步骤S311，于定位图像上建立像素坐标系，于定位图像中的圆形支脚的底部边界圆上的任意一点作为第一基准点，分别获取完整边的两顶点的顶点像素坐标以及第一基准点的第一像素坐标，并根据各顶点像素坐标和第一像素坐标处理得到第一基准点到完整边的第一像素距离；
步骤S312，于底部边界圆上的第一基准点的一侧附近选取任意一点作为第二基准点，获取第二基准点的第二像素坐标，并根据各顶点像素坐标和第二像素坐标处理得到第二基准点到完整边的第二像素距离；
步骤S313，判断第二像素距离与第一像素距离之间的差值的绝对值是否小于一阈值：
若是，则转向步骤S316；
若否，则转向步骤S314；
步骤S314，判断第二像素距离是否大于第一像素距离：
若是，则转向步骤S315；
若否，则将第二基准点作为第一基准点，随后返回步骤S312；
步骤S315，于底部边界圆上的第一基准点的远离第二基准点的一侧附近选取任意一点作为第三基准点，获取第三基准点的第三像素坐标，并根据各顶点像素坐标和第三像素坐标处理得到第二基准点到完整边的第三像素距离，将第三像素距离作为第二像素距离以及将第三基准点作为第一基准点，随后返回步骤S313；
步骤S316，将第二像素距离作为完整边与圆形支脚的平行于完整边且与距离完整边较近的一切线之间的像素距离。
具体地，本实施例中，如图3所示，P0(x0,y0)为最终确定的第二基准点，对应的Δ为像素距离，且像素距离Δ的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000141
本发明的较佳的实施例中，圆形支脚与定位标记分别为四个，定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各圆形支脚按照顺时针顺序分别对应第一图像、第二图像、第三图像和第四图像；则步骤S32中，横向误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000151
其中，Δx用于表示横向误差值；x21和y21分别用于表示第二图像中的完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x22和y22分别用于表示第二图像中的完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx1用于表示第二图像中的像素距离；x41和y41分别用于表示第四图像中的完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x42和y42分别用于表示第四图像中的完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx2用于表示第四图像中的像素距离；D用于表示圆形支脚的直径。
本发明的较佳的实施例中，圆形支脚与定位标记分别为四个，定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各圆形支脚按照顺时针顺序分别对应第一图像、第二图像、第三图像和第四图像；则步骤S32中，纵向误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000152
其中，Δy用于表示纵向误差值；x11和y11分别用于表示第一图像中的完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示第一图像中的完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示第一图像中的像素距离；x31和y31分别用于表示第三图像中的完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x32和y32分别用于表示第三图像中的完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy2用于表示第四图像中的像素距离；D用于表示圆形支脚的直径。
本发明的较佳的实施例中，圆形支脚与定位标记分别为四个，定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各圆形支脚按照顺时针顺序分别对应第一图像、第二图像、第三图像和第四图像；则步骤S32中，转角误差值的计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000161
其中，
Figure BDA0003198840430000162
Figure BDA0003198840430000163
Figure BDA0003198840430000164
θ用于表示转角误差值；x11和y11分别用于表示第一图像中的完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示第一图像中的完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示第一图像中的像素距离；D用于表示圆形支脚的直径；A和B分别用于表示相邻两定位标记之间的间距，其中A不小于B。
本发明的较佳的实施例中，定位标记为圆形并与圆形支脚的直径相同；如图7所示，则步骤S3包括：
步骤S31，于定位图像上建立像素坐标系，针对每张定位图像，分别处理得到定位图像中的定位标记的第一圆心像素坐标和圆形支脚的底部边界圆的第二圆心像素坐标，并根据第一圆心像素坐标和第二圆心像素坐标处理得到定位图像中圆形支脚相对定位标记之间的横向偏移量和纵向偏移量；
步骤S32，根据任意两张定位图像对应的横向偏移量、纵向偏移量以及预先获取的相邻两定位标记之间的实际距离分别处理得到横向误差值、纵向误差值和转角误差值，并根据横向误差值、纵向误差值和转角误差值处理得到定位信号。
具体地，本实施例中，如图8所示，上述像素坐标系可以选择以物料前进方向为Y轴方向，Y轴顺时针旋转90度方向为X轴方向，其中ΔX1、ΔX2、ΔX3、ΔX4分别用于表示横向偏移量，ΔY1、ΔY2、ΔY3、ΔY4分别用于表示纵向偏移量，上述像素坐标系的方向选择仅作为一个实施例，并不表示对本申请进行限定，可以根据需求选定其他的规则建立像素坐标系。
在获取上述各横向偏移量和纵向偏移量之后，可以任选其中的两组横向偏移量和纵向偏移量，根据平面几何知识即可处理得到横向误差值、纵向误差值和转角误差值，以选用(ΔX1，ΔY1)和(ΔX2，ΔY2)为例处理得到横向误差值、纵向误差值和转角误差值，具体计算公式如下：
Figure BDA0003198840430000171
Figure BDA0003198840430000172
Figure BDA0003198840430000173
其中，
Figure BDA0003198840430000174
其中，θ表示转角误差值；Δx表示横向误差值；Δy表示纵向误差值；A和B表示相邻两定位标记之间的间距，且A不小于B；D表示圆形支脚的直径。
选取其他组横向偏移量和纵向偏移量时的处理方式以此类推，此处不再赘述。
本发明的较佳的实施例中，如图9所示，步骤S31包括：
步骤S311，于定位图像上建立像素坐标系，并分别获取定位标记和圆形支脚的底部边界圆上的若干点的像素坐标；
步骤S312，根据各点的像素坐标分别处理得到定位标记的第一方程和圆形支脚的底部边界圆的第二方程；
步骤S313，根据第一方程处理得到第一圆心像素坐标，以及根据第二方程处理得到第二圆心像素坐标；
步骤S314，根据第一圆心像素坐标处理得到定位标记的直径在对应的定位图像上的像素长度，并根据像素长度、第一圆心像素坐标和第二圆心像素坐标处理得到横向偏移量和纵向偏移量。
具体地，本实施例中，如图10所示，于定位标记上选取5个清晰的点并获取对应的像素坐标(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)、(x5,y5)，并根据上述各像素坐标构建以下方程组：
Figure BDA0003198840430000181
求解上述方程组即可得到上述A、B、C、D、E的取值，进而得到的第一方程，随后根据以下公式求解得到第一圆心像素坐标：
Figure BDA0003198840430000182
随后根据以下公式处理得到定位标记的直径在对应的定位图像上的像素长度：
d＝max(a,b)
其中，
Figure BDA0003198840430000191
上述公式中，d用于表示像素长度；A、B、C为第一方程的参数；Xc1和Yc1分别用于表示第一圆心像素坐标的横坐标值和纵坐标值。
同理，在定位标记上选取5个清晰的点并获取对应的像素坐标，构建方程组并求解，即可得到第一方程，进而能够处理得到第一圆心像素坐标(Xc0，Yc0)，随后根据以下公式处理得到横向偏移量和纵向偏移量：
Figure BDA0003198840430000192
其中，ΔX用于表示横向偏移量，ΔY用于表示纵向偏移量，d用于表示像素长度，D表示圆形支脚的直径。
本发明还提供一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位系统，应用上述的定位方法，预先于一目标区域设置与各圆形支脚相对应的定位标记；如图11所示，定位系统包括：
搬运设备1，搬运设备1上设有一顶升机构11和至少一图像采集装置12，顶升机构11用于承载具有若干圆形支脚21的一物料承载装置2；
控制模块3，连接搬运设备1，控制模块3包括：
第一控制单元31，用于生成一搬运信号，搬运设备根据搬运信号控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并搬运至目标区域后，控制顶升机构下降以将物料承载装置放置于目标区域；
第二控制单元23，用于在将物料承载装置放置于目标区域后控制搬运设备带动图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各圆形支脚的定位图像；
图像处理单元33，连接图像采集装置12，用于对所有定位图像进行处理得到物料承载装置的当前放置位置相对目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据横向误差值、纵向误差值和转角误差值处理得到一定位信号；
搬运设备1根据定位信号控制顶升机构上升以顶起物料承载装置并对物料承载装置进行位置修正，使得物料承载装置的各圆形支脚分别落入对应的定位标记的限定范围，实现精准定位。
本发明的较佳的实施例中，定位标记3为正方形并以圆形支脚的直径为边长，或定位标记3为圆形并与圆形支脚的直径相同。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位方法，其特征在于，预先配置一搬运设备，所述搬运设备上设有一顶升机构和至少一图像采集装置，所述顶升机构用于承载具有若干圆形支脚的一物料承载装置；预先于一目标区域设置与各所述圆形支脚相对应的定位标记，以表征一目标位置；
则所述定位方法包括：
步骤S1，所述搬运设备控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并搬运至所述目标区域后，控制所述顶升机构下降以将所述物料承载装置放置于所述目标区域；
步骤S2，所述搬运设备带动所述图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各所述圆形支脚的定位图像；
步骤S3，对所有所述定位图像进行处理得到所述物料承载装置的当前放置位置相对所述目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到一定位信号；
步骤S4，所述搬运设备根据所述定位信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并对所述物料承载装置进行位置修正，使得所述物料承载装置的各所述圆形支脚分别落入对应的所述定位标记的限定范围，实现精准定位。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述定位标记为正方形并以所述圆形支脚的直径为边长；则所述步骤S2中，每张所述定位图像包含对应的所述圆形支脚和所述定位标记的至少一条完整边；
所述步骤S3包括：
步骤S31，于所述定位图像上建立像素坐标系，分别获取所有所述定位图像中的所述完整边的两顶点的顶点像素坐标，并根据定位图像和所述顶点像素坐标分别处理得到所述完整边与所述圆形支脚的平行于所述完整边且与距离所述完整边较近的一切线之间的像素距离；
步骤S32，根据各所述顶点像素坐标、对应的所述像素距离以及预先获取的相邻两所述定位标记之间的实际距离分别处理得到所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到所述定位信号。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S31包括：
步骤S311，于所述定位图像上建立像素坐标系，于所述定位图像中的所述圆形支脚的底部边界圆上的任意一点作为第一基准点，分别获取所述完整边的两顶点的顶点像素坐标以及所述第一基准点的第一像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第一像素坐标处理得到所述第一基准点到所述完整边的第一像素距离；
步骤S312，于所述底部边界圆上的所述第一基准点的一侧附近选取任意一点作为第二基准点，获取所述第二基准点的第二像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第二像素坐标处理得到所述第二基准点到所述完整边的第二像素距离；
步骤S313，判断所述第二像素距离与所述第一像素距离之间的差值的绝对值是否小于一阈值：
若是，则转向步骤S316；
若否，则转向步骤S314；
步骤S314，判断所述第二像素距离是否大于所述第一像素距离：
若是，则转向步骤S315；
若否，则将所述第二基准点作为所述第一基准点，随后返回所述步骤S312；
步骤S315，于所述底部边界圆上的所述第一基准点的远离所述第二基准点的一侧附近选取任意一点作为第三基准点，获取所述第三基准点的第三像素坐标，并根据各所述顶点像素坐标和所述第三像素坐标处理得到所述第二基准点到所述完整边的第三像素距离，将所述第三像素距离作为所述第二像素距离以及将所述第三基准点作为所述第一基准点，随后返回所述步骤S313；
步骤S316，将所述第二像素距离作为所述完整边与所述圆形支脚的平行于所述完整边且与距离所述完整边较近的一切线之间的所述像素距离。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述横向误差值的计算公式如下：
Figure FDA0003198840420000041
其中，Δx用于表示所述横向误差值；x21和y21分别用于表示所述第二图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x22和y22分别用于表示所述第二图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx1用于表示所述第二图像中的所述像素距离；x41和y41分别用于表示所述第四图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x42和y42分别用于表示所述第四图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δx2用于表示所述第四图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径。
5.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述纵向误差值的计算公式如下：
Figure FDA0003198840420000042
其中，Δy用于表示所述纵向误差值；x11和y11分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示所述第一图像中的所述像素距离；x31和y31分别用于表示所述第三图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x32和y32分别用于表示所述第三图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy2用于表示所述第四图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径。
6.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述圆形支脚与所述定位标记分别为四个，所述定位图像包括第一图像、第二图像、第三图像和第四图像，各所述圆形支脚按照顺时针顺序分别对应所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像；则所述步骤S32中，所述转角误差值的计算公式如下：
Figure FDA0003198840420000051
其中，
Figure FDA0003198840420000052
Figure FDA0003198840420000053
Figure FDA0003198840420000054
θ用于表示所述转角误差值；x11和y11分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；x12和y12分别用于表示所述第一图像中的所述完整边的另一个顶点的顶点像素坐标的横坐标值和纵坐标值；Δy1用于表示所述第一图像中的所述像素距离；D用于表示所述圆形支脚的直径；A和B分别用于表示相邻两所述定位标记之间的间距，其中A不小于B。
7.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述定位标记为圆形并与所述圆形支脚的直径相同；则所述步骤S3包括：
步骤S31，于所述定位图像上建立像素坐标系，针对每张所述定位图像，分别处理得到所述定位图像中的所述定位标记的第一圆心像素坐标和所述圆形支脚的底部边界圆的第二圆心像素坐标，并根据所述第一圆心像素坐标和所述第二圆心像素坐标处理得到所述定位图像中所述圆形支脚相对所述定位标记之间的横向偏移量和纵向偏移量；
步骤S32，根据任意两张所述定位图像对应的所述横向偏移量、所述纵向偏移量以及预先获取的相邻两所述定位标记之间的实际距离分别处理得到所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到所述定位信号。
8.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S31包括：
步骤S311，于所述定位图像上建立像素坐标系，并分别获取所述定位标记和所述圆形支脚的底部边界圆上的若干点的像素坐标；
步骤S312，根据各所述点的像素坐标分别处理得到所述定位标记的第一方程和所述圆形支脚的底部边界圆的第二方程；
步骤S313，根据所述第一方程处理得到所述第一圆心像素坐标，以及根据所述第二方程处理得到所述第二圆心像素坐标；
步骤S314，根据所述第一圆心像素坐标处理得到所述定位标记的直径在对应的所述定位图像上的像素长度，并根据所述像素长度、所述第一圆心像素坐标和所述第二圆心像素坐标处理得到所述横向偏移量和所述纵向偏移量。
9.一种具有圆形支脚的物料承载装置的定位系统，其特征在于，应用如权利要求1-8中任意一项所述的定位方法，预先于一目标区域设置与各所述圆形支脚相对应的定位标记；所述定位系统包括：
搬运设备，所述搬运设备上设有一顶升机构和至少一图像采集装置，所述顶升机构用于承载具有若干圆形支脚的一物料承载装置；
控制模块，连接所述搬运设备，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于生成一搬运信号，所述搬运设备根据所述搬运信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并搬运至所述目标区域后，控制所述顶升机构下降以将所述物料承载装置放置于所述目标区域；
第二控制单元，用于在将所述物料承载装置放置于所述目标区域后控制所述搬运设备带动所述图像采集装置旋转一周以分别拍摄得到各所述圆形支脚的定位图像；
图像处理单元，连接所述图像采集装置，用于对所有所述定位图像进行处理得到所述物料承载装置的当前放置位置相对所述目标位置的一横向误差值、一纵向误差值和一转角误差值，并根据所述横向误差值、所述纵向误差值和所述转角误差值处理得到一定位信号；
所述搬运设备根据所述定位信号控制所述顶升机构上升以顶起所述物料承载装置并对所述物料承载装置进行位置修正，使得所述物料承载装置的各所述圆形支脚分别落入对应的所述定位标记的限定范围，实现精准定位。
10.根据权利要求9所述的定位系统，其特征在于，所述定位标记为正方形并以所述圆形支脚的直径为边长，或所述定位标记为圆形并与所述圆形支脚的直径相同。
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