CN114619489A - 一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及坐标转换、图像处理技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法。其技术方案包括：纠正组件、底座、转轴座和延伸臂，底座的一侧安装有安装台，底座的顶部安装有旋转座，安装台的顶部安装有纠正组件，纠正组件内安装有固定座，固定座的顶部安装有安装框，安装框的内部安装有中心座。本发明通过在固定座的顶部安装有安装框，能够通过安装框对内部的组件进行固定安装，进而可以通过多组梯形材料进行坐标对比的方式对机械臂的停止位置和抓取位置进行校准，使得机械臂在每一次抓取时，都可以保证抓取的稳定性，防止被抓取的物体从机械臂的底部掉落。

Description

一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及 方法
技术领域
本发明涉及坐标转换、图像处理技术领域，具体为一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法。
背景技术
机械臂广泛应用于自动化工业领域中，主要负责对物体的抓取搬运。其中，完成物体的搬运过程需要知道机械臂抓取零件的初始坐标和放置零件的最终坐标，机械臂首先运动到初始坐标抓取物体，假设每次机械臂抓取物体后，物体与机械臂末端的相对位置关系保存不变，那么随后机械臂带动物体运动到最终坐标完成对物体的放置。
目前在自动化工业领域当中，机械臂运动初始坐标和最终坐标都是完全固定的，机械臂只需要按照程序进行固定的重复运动即可，这样进行的前提就是机械臂每次抓取物体后，物体与机械臂末端的相对位置关系保持不变，通常采用机械固定(机械臂末端与物体机械对接)的方式来达到目的，但是，在一些高精密的自动化加工过程中，或者当被抓取的物体材质脆、软时就不适宜采用机械固定的方式，此时物体与机械臂末端相对位置容易发生变化，比如被抓取的材料是薄片时，此时需要机械臂末端用吸具吸取物体，很难保证每次抓取后薄片都在机械臂末端的同一位置上。
本发明基于图像处理，在初始坐标和最终坐标已知的情况下，机械臂先到初始坐标抓取物体，随后通过视觉定位确定物体在机械臂末端上的相对位置关系，最后通过相对位置的变化对最终坐标进行修正，实现每次搬运物体的精准可靠。
现有的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法存在的缺陷是：
1、现有的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法中，传统的机械臂搬运物体时抓取不闹靠，物体在机械臂末端上的位置具有随机性，机械臂只能够依靠程序设定的两组坐标进行机械化的运动，使得机械臂对于物体的抓取效果受到限制，无法应用于易发生形变的材料；
2、现有的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法准确性较低，在对机械臂进行校正时，传统的矫正方法是通过程序的设定，使机械臂在程序指定的位置进行移动和停止，因此为了保障机械臂工作时的准确性，需要工作人员定期对程序进行重新设定，从而降低了装置的实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法，包括纠正组件、底座、转轴座和延伸臂，所述底座的一侧安装有安装台，所述底座的顶部安装有旋转座，所述安装台的顶部安装有纠正组件，所述纠正组件内安装有固定座，所述固定座的顶部安装有安装框，所述安装框的内部安装有中心座，所述旋转座的顶部安装有转轴座，所述转轴座的顶部安装有安装座，所述安装座的顶部安装有驱动座，所述驱动座的底部安装有支撑座，所述驱动座的一侧安装有延伸臂，所述延伸臂的底部安装有检测箱，所述检测箱的底部安装有相机。
使用本技术方案中一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法时，通过转轴座、旋转座、驱动座和延伸臂配合，使机械臂进行仿生移动，通过检测箱底部的相机对中心座进行校准，同时背景灯发出垂直向上的灯光，使梯形材料的阴影被相机检测，利用相机对梯形材料的两组坐标偏移程度进行检测对比，使机械臂相应的移动至准确的位置。
优选的，所述中心座的外侧等距安装有梯形材料，且梯形材料的底部安装有背景灯。梯形材料可以作为参照物对机械臂进行校准，背景灯通电后可以垂直向上发出灯光，进而提升梯形材料的对比度。
优选的，所述底座的底部安装有四组防滑垫，且底座的正面安装有控制面板。防滑垫可以增加装置底部的摩擦力，进而可以防止装置在地面上使用时出现滑动，控制面板可以方便对装置进行人为的控制。
优选的，所述安装座的内部安装有驱动电机，且驱动电机的输出端通过齿轮盘与支撑座连接。驱动电机通电后可以转动，进而可以带动支撑座进行转动。
优选的，所述驱动座的内部设有安装槽，且安装槽的内部安装有驱动轴。安装槽可以为延伸臂提供安装的翻转的空间，驱动轴的一端安装有电动机，通过电动机通电转动带动驱动轴转动，可以使驱动轴带动延伸臂进行翻转。
优选的，所述检测箱的一侧安装有驱动气缸，且驱动气缸的输出端与相机的一端连接。驱动气缸可以推动相机进行伸缩，进而可以便于对相机的检测位置进行调节，以提升装置的校准效果。
一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建图像处理平台，布置相机和光源。
步骤二：采用九点标定法对视觉系统进行标定，确定图像坐标系与机械臂末端平面坐标系的转换关系；
步骤三：进行试验，在机械臂的基坐标系下，机械臂在初始点抓取物体材料。
步骤四：机械臂运动到设定点进行图像处理；
步骤五：依据图像处理结果，对最终的物体材料放置点进行修正补偿计算得到修正点。
步骤六：最终机械臂在修正点完成物体材料的放置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在固定座的顶部安装有安装框，能够通过安装框对内部的组件进行固定安装，进而可以通过多组梯形材料进行坐标对比的方式对机械臂的停止位置和抓取位置进行校准，使得机械臂在每一次抓取时，都可以保证抓取的稳定性，防止被抓取的物体从机械臂的底部掉落。
2、本发明通过在检测箱的底部安装有相机，能够通过相机对机械臂抓取的位置进行扫描，进而通过光线对机械臂抓取位置处的坐标和物体的实际坐标位置进行偏移检测，使得机械臂可以依靠机械结构进行自动校准，避免了程序设定对机械臂造成的机械化误差。
附图说明
图1为本发明的正面剖面结构示意图；
图2为本发明的正面外部结构示意图；
图3为本发明的纠正组件局部结构示意图；
图4为本发明的图像处理算法流程示意图。
图中：1、纠正组件；101、固定座；102、梯形材料；103、中心座；104、背景灯；105、安装框；2、底座；201、安装台；202、旋转座；203、防滑垫；3、转轴座；301、安装座；4、驱动座；401、支撑座；402、安装槽；5、延伸臂；501、检测箱；502、相机。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例一
如图1-4所示，本发明提出的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法，包括纠正组件1、底座2、转轴座3和延伸臂5，底座2的一侧安装有安装台201，底座2的顶部安装有旋转座202，安装台201的顶部安装有纠正组件1，纠正组件1内安装有固定座101，固定座101的顶部安装有安装框105，安装框105的内部安装有中心座103，旋转座202的顶部安装有转轴座3，转轴座3的顶部安装有安装座301，安装座301的顶部安装有驱动座4，驱动座4的底部安装有支撑座401，驱动座4的一侧安装有延伸臂5，延伸臂5的底部安装有检测箱501，检测箱501的底部安装有相机502。
基于实施例一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法工作原理是：
步骤一：搭建图像处理平台，布置相机502和光源。
步骤二：采用九点标定法对视觉系统进行标定，确定图像坐标系与机械臂末端平面坐标系的转换关系；
步骤三：进行试验，在机械臂的基坐标系下，机械臂在初始点抓取物体材料。
步骤四：机械臂运动到设定点进行图像处理；
步骤五：依据图像处理结果，对最终的物体材料放置点进行修正补偿计算得到修正点。
步骤六：最终机械臂在修正点完成物体材料的放置。
实施例二
如图1-4所示，本发明提出的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统及方法，相较于实施例一，本实施例还包括：中心座103的外侧等距安装有梯形材料102，且梯形材料102的底部安装有背景灯104，底座2的底部安装有四组防滑垫203，且底座2的正面安装有控制面板，安装座301的内部安装有驱动电机，且驱动电机的输出端通过齿轮盘与支撑座401连接，驱动座4的内部设有安装槽402，且安装槽402的内部安装有驱动轴，检测箱501的一侧安装有驱动气缸，且驱动气缸的输出端与相机502的一端连接。
本实施例中，梯形材料102可以作为参照物对机械臂进行校准，背景灯104通电后可以垂直向上发出灯光，进而提升梯形材料102的对比度，防滑垫203可以增加装置底部的摩擦力，进而可以防止装置在地面上使用时出现滑动，控制面板可以方便对装置进行人为的控制，驱动电机通电后可以转动，进而可以带动支撑座401进行转动，安装槽402可以为延伸臂5提供安装的翻转的空间，驱动轴的一端安装有电动机，通过电动机通电转动带动驱动轴转动，可以使驱动轴带动延伸臂5进行翻转，驱动气缸可以推动相机502进行伸缩，进而可以便于对相机502的检测位置进行调节，以提升装置的校准效果。
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (7)

1.一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，包括纠正组件(1)、底座(2)、转轴座(3)和延伸臂(5)，其特征在于：所述底座(2)的一侧安装有安装台(201)，所述底座(2)的顶部安装有旋转座(202)，所述安装台(201)的顶部安装有纠正组件(1)，所述纠正组件(1)内安装有固定座(101)，所述固定座(101)的顶部安装有安装框(105)，所述安装框(105)的内部安装有中心座(103)，所述旋转座(202)的顶部安装有转轴座(3)，所述转轴座(3)的顶部安装有安装座(301)，所述安装座(301)的顶部安装有驱动座(4)，所述驱动座(4)的底部安装有支撑座(401)，所述驱动座(4)的一侧安装有延伸臂(5)，所述延伸臂(5)的底部安装有检测箱(501)，所述检测箱(501)的底部安装有相机(502)。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，其特征在于：所述中心座(103)的外侧等距安装有梯形材料(102)，且梯形材料(102)的底部安装有背景灯(104)。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，其特征在于：所述底座(2)的底部安装有四组防滑垫(203)，且底座(2)的正面安装有控制面板。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，其特征在于：所述安装座(301)的内部安装有驱动电机，且驱动电机的输出端通过齿轮盘与支撑座(401)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，其特征在于：所述驱动座(4)的内部设有安装槽(402)，且安装槽(402)的内部安装有驱动轴。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正系统，其特征在于：所述检测箱(501)的一侧安装有驱动气缸，且驱动气缸的输出端与相机(502)的一端连接。
7.一种基于图像处理的机械臂搬运物体坐标识别与修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：搭建图像处理平台，布置相机(502)和光源。
步骤二：采用九点标定法对视觉系统进行标定，确定图像坐标系与机械臂末端平面坐标系的转换关系；
步骤三：进行试验，在机械臂的基坐标系下，机械臂在初始点抓取物体材料。
步骤四：机械臂运动到设定点进行图像处理；
步骤五：依据图像处理结果，对最终的物体材料放置点进行修正补偿计算得到修正点。
步骤六：最终机械臂在修正点完成物体材料的放置。
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