CN114918637B - 一种轴孔装配机器人的视觉定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴孔装配机器人的视觉定位方法，设置抓手矫正相机、插装定位相机、锁紧定位相机，对机器人初始示教，记录机器人抓取轴零件、插装轴零件、锁紧螺钉的位置坐标，生成不同的匹配模板，机器人作业时，根据匹配模板实施动作，根据初始示教的坐标调整位置，用多个坐标系矫正位移和转角差值，实现机器人自动装配轴孔的视觉定位引导，自适应曝光调节，提高作业效率和成功率，全称跟踪记录数据，质检可追溯。

Description

一种轴孔装配机器人的视觉定位方法
技术领域
本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种自动化视觉应用技术。
背景技术
在机械设备装配中，存在着大量的轴孔装配作业。在阵面式小型化轴孔装配作业中，往往采用人工作业的方式。
人工装配存在固定螺钉锁紧力矩控制不好、无法记录追溯数据等问题，由于装配过程存在大量的重复操作，容易发生疲惫，降低了装配质量。装配不好导致后续问题，质量问题无法追踪。
机器人自动化装配可提高生产效率、降低人工成本、精确控制锁紧力矩、记录追溯数据，具有明显优势。如果采用机器人装配轴孔，解决了定位问题，就可以提高轴孔装配的生产效率和装配精度。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种轴孔装配机器人的视觉定位方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
设置抓手矫正相机、插装定位相机、锁紧定位相机，对机器人初始示教，记录机器人抓取轴零件、插装轴零件、锁紧螺钉的位置坐标，生成不同的匹配模板，机器人作业时，根据匹配模板实施动作，根据初始示教的坐标调整位置。
初始示教时，机器人抓取轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件的照片，作为匹配模板1，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标为/>
机器人抓取轴零件对准插装孔，记录机器人在工件坐标系下的坐标为插装定位相机拍摄插装孔和螺纹孔的照片，作为匹配模板2，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为/>机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为计算机器人在插装位置和拍照位置的偏移为/>
轴零件插入插装孔，机器人锁紧一颗螺钉，锁紧定位相机拍摄轴零件的锁紧孔，作为匹配模板3，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为记录锁紧孔的圆心在锁紧定位相机坐标系下的坐标为/>机器人锁紧另一个螺钉，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算机器人在锁紧位置和拍摄位置的偏移为/>
机器人作业时，抓取轴零件，移动至根据匹配模板1定位轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件，记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标/>计算轴零件在作业时和示教时的偏移为/>记录轴零件在作业时和示教时的转角偏差为θ抓。
根据匹配模板2定位插装孔，插装定位相机拍摄插装孔，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为机器人运动至插装定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算插装孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>记录插装孔的圆心在作业时和示教时的转角偏差为θ插，计算机器人插装轴零件时在工件坐标系下的坐标为/>计算插装轴零件的转角为θ目＝θ插-θ抓。
根据匹配模板3定位锁紧孔，锁紧定位相机拍摄锁紧孔，记录锁紧孔的圆心在锁紧相机坐标系下的坐标为机器人运动至锁紧定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算锁紧孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>计算机器人锁紧螺钉时在工件坐标系下的坐标为/>
相机拍摄定位使用九点法标定，相机坐标系与工件坐标系的坐标轴方向标校一致，同一部相机拍摄高度固定。
用暗室人工光源拍摄，设置多梯度的曝光值，调节照片亮度，若预设的曝光值获取的照片视觉特征识别失败，则自动切换至其他曝光值，直至识别成功。
本发明的有益效果：本发明用多个坐标系矫正位移和转角差值，实现机器人自动装配轴孔的视觉定位引导，自适应曝光调节，提高作业效率和成功率，全称跟踪记录数据，质检可追溯。
附图说明
图1是轴零件，图2是待装件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
初始示教时，机器人抓取轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件的照片，如图1所示，作为匹配模板1，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标为/>
机器人抓取轴零件对准插装孔，如图2所示，记录机器人在工件坐标系下的坐标为插装定位相机拍摄插装孔和螺纹孔的照片，作为匹配模板2，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为/>机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算机器人在插装位置和拍照位置的偏移为/>
轴零件插入插装孔，机器人锁紧一颗螺钉，锁紧定位相机拍摄轴零件的锁紧孔，作为匹配模板3，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为记录锁紧孔的圆心在锁紧定位相机坐标系下的坐标为/>机器人锁紧另一个螺钉，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算机器人在锁紧位置和拍摄位置的偏移为/>
机器人作业时，抓取轴零件，移动至根据匹配模板1定位轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件，记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标/>计算轴零件在作业时和示教时的偏移为/>记录轴零件在作业时和示教时的转角偏差为θ抓。
根据匹配模板2定位插装孔，插装定位相机拍摄插装孔，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为机器人运动至插装定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算插装孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>记录插装孔的圆心在作业时和示教时的转角偏差为θ插，计算机器人插装轴零件时在工件坐标系下的坐标为/>计算插装轴零件的转角为θ目＝θ插-θ抓。
根据匹配模板3定位锁紧孔，锁紧定位相机拍摄锁紧孔，记录锁紧孔的圆心在锁紧相机坐标系下的坐标为机器人运动至锁紧定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算锁紧孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>计算机器人锁紧螺钉时在工件坐标系下的坐标为/>
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轴孔装配机器人的视觉定位方法，其特征在于，包括：设置抓手矫正相机、插装定位相机、锁紧定位相机，对机器人初始示教，记录机器人抓取轴零件、插装轴零件、锁紧螺钉的位置坐标，生成不同的匹配模板，机器人作业时，根据匹配模板实施动作，根据初始示教的坐标调整位置；
所述初始示教包括：机器人抓取轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件的照片，作为匹配模板1，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标为/>机器人抓取轴零件对准插装孔，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>插装定位相机拍摄插装孔和螺纹孔的照片，作为匹配模板2，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为/>机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算机器人在插装位置和拍照位置的偏移为/>轴零件插入插装孔，机器人锁紧一颗螺钉，锁紧定位相机拍摄轴零件的锁紧孔，作为匹配模板3，机器人移动至拍照位置，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>记录锁紧孔的圆心在锁紧定位相机坐标系下的坐标为/>机器人锁紧另一个螺钉，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算机器人在锁紧位置和拍摄位置的偏移为/>
2.根据权利要求1所述的轴孔装配机器人的视觉定位方法，其特征在于，所述根据初始示教的坐标调整位置，包括：机器人抓取轴零件，移动至根据匹配模板1定位轴零件，抓手矫正相机拍摄轴零件，记录轴零件底部大圆的圆心在抓手矫正相机坐标系下的坐标/>计算轴零件在作业时和示教时的偏移为/>记录轴零件在作业时和示教时的转角偏差为θ抓；根据匹配模板2定位插装孔，插装定位相机拍摄插装孔，记录插装孔的圆心在插装定位相机坐标系下的坐标为/>机器人运动至插装定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为/>计算插装孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>记录插装孔的圆心在作业时和示教时的转角偏差为θ插，计算机器人插装轴零件时在工件坐标系下的坐标为/>计算插装轴零件的转角为θ目＝θ插-θ抓；根据匹配模板3定位锁紧孔，锁紧定位相机拍摄锁紧孔，记录锁紧孔的圆心在锁紧相机坐标系下的坐标为/>机器人运动至锁紧定位相机，记录机器人在工件坐标系下的坐标为计算锁紧孔的圆心在作业时和示教时的偏移为/>计算机器人锁紧螺钉时在工件坐标系下的坐标为
3.根据权利要求1或2任一所述的轴孔装配机器人的视觉定位方法，其特征在于，所述相机坐标系与工件坐标系的坐标轴方向标校一致，同一部相机拍摄高度固定。
4.根据权利要求3所述的轴孔装配机器人的视觉定位方法，其特征在于，所述相机拍摄定位使用九点法标定。
5.根据权利要求3所述的轴孔装配机器人的视觉定位方法，其特征在于，所述相机拍摄，包括：用暗室人工光源拍摄，设置多梯度的曝光值，调节照片亮度，若预设的曝光值获取的照片视觉特征识别失败，则自动切换至其他曝光值，直至识别成功。
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基于机器视觉的工业机器人定位技术研究;王水发;陈天炎;;景德镇学院学报(第03期);第5-7页 *

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