CN117381773A - 一种基于视觉的白车身定位系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于视觉的白车身定位系统，涉及汽车行业技术领域。包括检测工位、操作机器人和3D视觉传感器，用于输送白车身的输送辊床设置于检测工位的上方，操作机器人用于对白车身进行夹持操作，若干个3D视觉传感器设置于输送辊床上位于检测工位部分的两侧，3D视觉传感器用于对白车身进行图像采集，白车身上设置有多个用于定位的特征孔。采用本申请，可用于引导机器人进行涂胶或者补焊等工作，3D视觉传感器定位方案价格比传统工装定位更具优势，安装更方便；且白车身到位后即可开始检测，缩短了检测时间；同时，由于只需要特征孔在3D视觉传感器的视野范围内即可进行检测定位，可以保证对不同车型由更好的兼容性。
Description
技术领域
本申请涉及汽车行业技术领域，具体是一种基于视觉的白车身定位系统。
背景技术
汽车行业传统的涂胶或补焊工位，白车身与随车托盘在辊床上通过编码器粗定位，然后辊床下降利用工位上的定位销和基准块进行精定位，定位工装将白车身固定特定的位置上，机器人与白车身之间的相对位置是固定的，依靠定位工装限制白车身在X\Y\Z三个轴向的直线运动，和绕着X\Y\Z的旋转运动。定位精度由定位工装加工精度来保障。但定位工装价格昂贵，安装周期长，生产效率较低，对于不同车型的兼容性不好。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于视觉的白车身定位系统，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：一种基于视觉的白车身定位系统，包括检测工位、操作机器人和3D视觉传感器，用于输送白车身的输送辊床设置于所述检测工位的上方，所述操作机器人用于对所述白车身进行夹持操作，若干个所述3D视觉传感器设置于所述输送辊床上位于所述检测工位部分的两侧，所述3D视觉传感器用于对所述白车身进行图像采集，所述白车身上设置有多个用于定位的特征孔，且每个所述3D视觉传感器分别对应一个所述特征孔；
所述白车身的定位步骤包括：
所述3D视觉传感器和所述操作机器人均在以不发生移动的点作为原点构建的第一坐标系下完成标定；
所述白车身在所述输送辊床的输送下到达所述检测工位后，每个所述3D视觉传感器采集所述白车身上对应的特征孔，计算出每个特征孔在所述第一坐标系下的测量坐标；
根据所有特征孔的测量坐标以及白车身的理论数模得到每个特征孔在车身坐标系下的理论坐标，计算出车身零点在车身坐标系下的实际坐标；
将车身零点实际坐标补偿到操作机器人示教的轨迹上，从而完成对操作机器人的的引导。
作为优选，所述第一坐标系包括车身坐标系或工位坐标系。
作为优选，所述的车身零点实际坐标补偿到操作机器人示教的轨迹上的补偿结果为6D坐标值，所述6D坐标值为(x，y，z，α，β，γ)，其中，x、y和z分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的偏移量，α、β和γ分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的旋转角度。
作为优选，通过公式一描述操作机器人根据所述补偿结果从机器人坐标系转换到参考坐标系，公式一为：其中p1是机器人轨迹点在所述机器人坐标系中的矢量值；p2机器人轨迹点在参考坐标系中的矢量值；
H的表达式为：
R的表达式为：
R(α，β，γ)＝Rz(γ)·Ry(β)·Rx(α)。
作为优选，所述特征孔为RPS孔。
有益效果：本申请的基于视觉的白车身定位系统，可用于引导机器人进行涂胶或者补焊等工作，通过在输送辊床两侧安装若干个3D视觉传感器，对检测工位上的白车身进行采集，待白车身到位后，3D视觉传感器通过白车身上的特征孔采集信息并计算出白车身上若干个特征孔的坐标值，与特征孔理论数模比较后，得出白车身当前位置与理论位置的偏差，将偏差补偿到操作机器人示教轨迹上从而引导操作机器人进行作业。这其中，3D视觉传感器定位方案价格比传统工装定位更具优势，安装更方便；且白车身到位后即可开始检测，缩短了检测时间；同时，由于只需要特征孔在3D视觉传感器的视野范围内即可进行检测定位，可以保证对不同车型由更好的兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中基于视觉的白车身定位系统的布局示意图；
图2为本申请实施例中系统涉及的相关坐标系示意图。
附图标记：1、检测工位；2、输送辊床；3、操作机器人；4、3D视觉传感器；5、白车身。
具体实施方式
下面将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。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本文中，术语“包括”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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本实施例公开了一种如图1所示的基于视觉的白车身定位系统，包括检测工位1、操作机器人3和3D视觉传感器4，用于输送白车身5的输送辊床2设置于所述检测工位1的上方，所述操作机器人3用于对所述白车身5进行夹持操作，若干个所述3D视觉传感器4设置于所述输送辊床2上位于所述检测工位1部分的两侧，所述3D视觉传感器4用于对所述白车身5进行图像采集，一般的，3D视觉传感器4的设置数量为4-6个，本实施例中以4个3D视觉传感器4为例。所述白车身5上设置有多个用于定位的特征孔，且每个所述3D视觉传感器4分别对应一个所述特征孔。所述特征孔为RPS孔，白车身5上的所有特征孔均在3D视觉传感器4的检测范围内时，即可进行对白车身5的定位，因此，本系统能够在较大程度上规避车身的型号和规格的限制。
需要说明的是，本实施例采用的相关坐标系如图2所示，且在图中，CELL指的是工位坐标系，L1、L2为3D视觉传感器锁定盘坐标系，R1和R2为操作机器人坐标系，C1为车身坐标系。以及涉及到的其他坐标系详见图1所示。
所述白车身5的定位步骤包括：
所述3D视觉传感器4和所述操作机器人3均在以不发生移动的点作为原点构建的第一坐标系下完成标定；其中，所述第一坐标系包括车身坐标系或工位坐标系；
所述白车身5在所述输送辊床2的输送下到达所述检测工位1后，每个所述3D视觉传感器4采集所述白车身5上对应的特征孔，计算出每个特征孔在所述第一坐标系下的测量坐标；
根据所有特征孔的测量坐标以及白车身5的理论数模得到每个特征孔在车身坐标系下的理论坐标，计算出车身零点在车身坐标系下的实际坐标；
将车身零点实际坐标补偿到操作机器人3示教的轨迹上，从而完成对操作机器人3的的引导。
在本实施例中，所述的车身零点实际坐标补偿到操作机器人3示教的轨迹上的补偿结果为6D坐标值，所述6D坐标值为(x，y，z，α，β，γ)，其中，x、y和z分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的偏移量，α、β和γ分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的旋转角度。
通过公式一描述操作机器人3根据所述补偿结果从机器人坐标系转换到参考坐标系，公式一为：其中p1是机器人轨迹点在所述机器人坐标系中的矢量值；p2机器人轨迹点在参考坐标系中的矢量值；
H的表达式为：R的表达式为：R(α，β，γ)＝Rz(γ)·Ry(β)·Rx(α)。
工作原理：本申请的基于视觉的白车身定位系统，可用于引导机器人进行涂胶或者补焊等工作，通过在输送辊床2两侧安装若干个3D视觉传感器4，对检测工位1上的白车身5进行采集，待白车身5到位后，3D视觉传感器4通过白车身5上的特征孔采集信息并计算出白车身5上若干个特征孔的坐标值，与特征孔理论数模比较后，得出白车身5当前位置与理论位置的偏差，将偏差补偿到操作机器人3示教轨迹上从而引导操作机器人3进行作业。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于视觉的白车身定位系统，其特征在于，包括检测工位、操作机器人和3D视觉传感器，用于输送白车身的输送辊床设置于所述检测工位的上方，所述操作机器人用于对所述白车身进行夹持操作，若干个所述3D视觉传感器设置于所述输送辊床上位于所述检测工位部分的两侧，所述3D视觉传感器用于对所述白车身进行图像采集，所述白车身上设置有多个用于定位的特征孔，且每个所述3D视觉传感器分别对应一个所述特征孔；
所述白车身的定位步骤包括：
所述3D视觉传感器和所述操作机器人均在以不发生移动的点作为原点构建的第一坐标系下完成标定；
所述白车身在所述输送辊床的输送下到达所述检测工位后，每个所述3D视觉传感器采集所述白车身上对应的特征孔，计算出每个特征孔在所述第一坐标系下的测量坐标；
根据所有特征孔的测量坐标以及白车身的理论数模得到每个特征孔在车身坐标系下的理论坐标，计算出车身零点在车身坐标系下的实际坐标；
将车身零点实际坐标补偿到操作机器人示教的轨迹上，从而完成对操作机器人的的引导。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的白车身定位系统，其特征在于，所述第一坐标系包括车身坐标系或工位坐标系。
3.根据权利要求1所述的基于视觉的白车身定位系统，其特征在于，所述的车身零点实际坐标补偿到操作机器人示教的轨迹上的补偿结果为6D坐标值，所述6D坐标值为(x，y，z，α，β，γ)，其中，x、y和z分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的偏移量，α、β和γ分别是沿着坐标系的横轴、纵轴和竖轴的旋转角度。
4.根据权利要求3所述的基于视觉的白车身定位系统，其特征在于，通过公式一描述操作机器人根据所述补偿结果从机器人坐标系转换到参考坐标系，公式一为：其中p1是机器人轨迹点在所述机器人坐标系中的矢量值；p2机器人轨迹点在参考坐标系中的矢量值；
H的表达式为：
R的表达式为：
R(α，β，γ)＝Rz(γ)·Ry(β)·Rx(α)。
5.根据权利要求1所述的基于视觉的白车身定位系统，其特征在于，所述特征孔为RPS孔。
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