CN209174850U - 采用机器视觉定位大包下水口的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及程序控制机械手领域，具体为一种采用机器视觉定位大包下水口的装置。一种采用机器视觉定位大包下水口的装置，包括连铸大包(1)和机器人(2)，其特征是：还包括底座(3)、摄像头(4)、图像处理电脑(5)和位置控制器(6)，底座(3)固定在机器人(2)的操作手臂上，底座(3)上固定至少一个摄像头(4)，摄像头(4)、图像处理电脑(5)、位置控制器(6)和机器人(2)本体通过信号线依次连接。本实用新型控制精确，安全可靠。

Description

采用机器视觉定位大包下水口的装置

技术领域

本实用新型涉及程序控制机械手领域，具体为一种采用机器视觉定位大包下水口的装置。

背景技术

随着机器人应用越来越广，在连铸生产现场也有越来越多的机器人承担起繁重的生产工作。在钢包回转台周围也会布置一些机器人，如在受包位，浇铸位等完成大包相关工作的机器人。机器人在大包区域完成的操作包括，安装油缸，安装相应的油管气管信号线插头，以及安装长水口等。

现代的连铸机为实现连续生产，大多采用回转台或横移台车等方式，一般情况下，大包是通过行车调运至回转台或横移台车上，此时的定位精度主要由现场操作人员的操作习惯和操作水平决定，误差在所难免。同时，大包的移动导致每次大包的位置不尽相同，这会为机器人对大包的操作造成很多障碍，因为机器人无法再用固定位置的方式对大包进行相关的操作。为此需要增加机器人目视系统完成相应的操作。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种控制精确、安全可靠的机械操纵设备，本实用新型公开了一种采用机器视觉定位大包下水口的装置。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种采用机器视觉定位大包下水口的装置，包括连铸大包和机器人，连铸大包的底部设有下水口，机器人的操作手臂设于连铸大包的一侧，其特征是：还包括底座、摄像头、图像处理电脑和位置控制器，

底座固定在机器人的操作手臂上，底座上固定至少一个摄像头，摄像头的物镜都对准连铸大包的下水口，摄像头的信号输出端通过信号线连接图像处理电脑，图像处理电脑的信号输出端通过信号线连接位置控制器，位置控制器的指令输出端通过信号线连接机器人本体。

所述的采用机器视觉定位大包下水口的装置，其特征是：摄像头物镜的中心轴线和连铸大包下水口中心轴线之间的夹角不大于60°；

位置控制器选用控制柜或可编程控制器。

所述的采用机器视觉定位大包下水口的装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

① 拍摄：使所有摄像头的物镜都对准连铸大包的下水口，实时拍摄连铸大包下水口的位置图像，摄像头将拍摄到的位置图像转换成电信号并通过信号线输入图像处理电脑；

② 计算：图像处理电脑计算连铸大包下水口的中心位置并将中心位置信息通过信号线输出位置控制器；

③ 校正：位置控制器根据实测所得的连铸大包下水口的中心位置信息，校正机器人操作手臂的操作位置，使机器人操作手臂对准连铸大包下水口。

所述的采用机器视觉定位大包下水口的装置的使用方法，其特征是：步骤②时，若摄像头数量为一个即采用单目视觉，则通过2D定位法以识别连铸大包下水口的轮廓并计算下水口的中心位置，2D定位法的具体步骤是：连铸大包的下水口为圆形，当摄像头在连铸大包底部拍摄下水口时，由于摄像头和连铸大包底部的垂直方向存在不大于30°的夹角，因此拍摄的下水口图像为椭圆形，根据图像识别理论，计算出下水口椭圆形图像的中心点即为下水口的中心位置；

若摄像头数量多于一个即采用双目视觉或多目视觉，则通过3D定位法计算出下水口的中心位置，3D定位法的具体步骤是：通过识别连铸大包下水口上的多个特征点对下水口进行定位，所述特征点的数量不少于三个，识别出下水口的位置以及姿态，并推算出下水口在笛卡尔坐标系中的参数，即(x,y,z,a,b,c)。

本实用新型采用单目或双目视觉系统，通过图像识别算法实现对钢包系统的定位。将此位置的改变发送给机器人，从而实现对机器人的手眼配合。

本实用新型可用于检测钢包下水口位置，通过单目、双目或多目视觉在机器人需要对下水口进行操作时对下水口位置进行检测并计算后发送给机器人，从而完成机器人的手眼协调。

本实用新型的有益效果是：控制精确，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

实施例1

一种采用机器视觉定位大包下水口的装置，包括连铸大包1、机器人2、底座3、摄像头4、图像处理电脑5和位置控制器6，如图1所示，具体结构是：

连铸大包1的底部设有下水口11，机器人2的操作手臂设于连铸大包1的一侧；

底座3固定在机器人2的操作手臂上，底座3上固定至少一个摄像头4，摄像头4的物镜都对准连铸大包1的下水口，摄像头4的信号输出端通过信号线连接图像处理电脑5，图像处理电脑5的信号输出端通过信号线连接位置控制器6，位置控制器6的指令输出端通过信号线连接机器人2本体。

本实施例中：摄像头4物镜的中心轴线和连铸大包1下水口11中心轴线之间的夹角不大于60°；

位置控制器6选用控制柜或可编程控制器；

摄像头4可以采用激光检测。

本实施例使用时：按如下步骤依次实施：

① 拍摄：使所有摄像头4的物镜都对准连铸大包1的下水口11，实时拍摄连铸大包1下水口11的位置图像，摄像头4将拍摄到的位置图像转换成电信号并通过信号线输入图像处理电脑5；

② 计算：图像处理电脑5计算连铸大包1下水口11的中心位置并将中心位置信息通过信号线输出位置控制器6；

若摄像头4数量为一个即采用单目视觉，则通过2D定位法以识别连铸大包1下水口11的轮廓并计算下水口11的中心位置，2D定位法的具体步骤是：连铸大包1的下水口11为圆形，当摄像头4在连铸大包1底部拍摄下水口11时，由于摄像头4和连铸大包1底部的垂直方向存在不大于30°的夹角，因此拍摄的下水口11图像为椭圆形，根据图像识别理论，计算出下水口11椭圆形图像的中心点即为下水口11的中心位置；

若摄像头4数量多于一个即采用双目视觉或多目视觉，则通过3D定位法计算出下水口11的中心位置，3D定位法的具体步骤是：通过识别连铸大包1下水口11上的多个特征点对下水口11进行定位，所述特征点的数量不少于三个，识别出下水口11的位置以及姿态，并推算出下水口11在笛卡尔坐标系中的参数，即(x,y,z,a,b,c)；

笛卡尔坐标系用于描述、确定机器人2操作手臂的位置和姿态，笛卡尔坐标系的原点设在机器人2操作手臂第一关节的中心处，先确定平面直角坐标系的x轴和y轴，再根据右手定则确定z轴的正方向。笛卡尔坐标系中的参数x、y和z分别指物体在笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的投影和原点之间的距离，笛卡尔坐标系中的参数a、b和c分别指物体绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，通常，a称为偏转角，b称为俯仰角，c称为回转角；

③ 校正：位置控制器6根据实测所得的连铸大包1下水口11的中心位置信息，校正机器人2操作手臂的操作位置，使机器人2操作手臂对准连铸大包1下水口11。

使用3D定位法时，由于无法直接定位下水口11，需要一些特征点，这些特征点一般是设备本身的，如连铸大包1的圆孔等，但若设备本身没有，可在连铸大包1的固定位置人为增加特征点，如：增加一些圆型、矩形等特殊形状的物体作为标志，所述特征点的数量不少于三个，这些特殊形状的标志与下水口11的相对位置是固定的。则3D定位时是可通过识别这些作为特征点的标志间接计算出下水口11的位置。

Claims (2)

1.一种采用机器视觉定位大包下水口的装置，包括连铸大包(1)和机器人(2)，连铸大包(1)的底部设有下水口(11)，机器人(2)的操作手臂设于连铸大包(1)的一侧，其特征是：还包括底座(3)、摄像头(4)、图像处理电脑(5)和位置控制器(6)，

底座(3)固定在机器人(2)的操作手臂上，底座(3)上固定至少一个摄像头(4)，摄像头(4)的物镜都对准连铸大包(1)的下水口，摄像头(4)的信号输出端通过信号线连接图像处理电脑(5)，图像处理电脑(5)的信号输出端通过信号线连接位置控制器(6)，位置控制器(6)的指令输出端通过信号线连接机器人(2)本体。

2.如权利要求1所述的采用机器视觉定位大包下水口的装置，其特征是：摄像头(4)物镜的中心轴线和连铸大包(1)下水口(11)中心轴线之间的夹角不大于60°；

位置控制器(6)选用控制柜或可编程控制器。