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专利号: 2021108069221
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单目视觉位姿检测装置,其特征在于,所述装置包括:相机(1)、检测体(2)和过渡检具(3);

所述相机(1)与所述检测体(2)安装于所述过渡检具(3)上;

所述过渡检具(3)安装于装配接口位置;

所述检测体(2)为所述相机(1)的检测目标物,所述检测体(2)经过斜面处理,且所述检测体(2)表面包含有一大一小两个圆形轮廓;

所述检测体(2)的上侧边缘和右侧边缘位置进行30°倒斜面处理;

所述过渡检具(3)适配于工件(4)与被装配件之间的装配接口;所述过渡检具(3)是指相机(1)与工件(4)之间的安装架和检测体(2)与被装配体(5)之间的安装架;

所述检测体(2)为立方体,所述立方体的顶面与一个侧面上设置有直角三棱柱,所述直角三棱柱的一个直角面与所述立方体的面接触;两个所述直角三棱柱的斜面均为斜面矩形;两个所述斜面矩形分别为红色与蓝色,即为红蓝区域。

2.一种根据权利要求1所述的单目视觉位姿检测装置的单目视觉位姿检测方法,其特征在于,所述方法包括:利用相机(1)获取待检测工件(4)放置于装配接口对应的安装区域时的检测体(2)图像;

对所述检测体(2)图像进行图像处理,得到检测体(2)位置信息;

根据所述检测体(2)位置信息与标定位置之间的差值得到待检测工件(4)与被装配体(5)的位置关系。

3.根据权利要求2所述的单目视觉位姿检测方法,其特征在于,在所述利用相机(1)获取待检测工件(4)放置于装配接口对应的安装区域时的检测体(2)图像之前,还包括:获取所述相机(1)的内参数矩阵和单个像素的物理尺寸;

调整所述相机(1)与所述检测体(2)之间的位置关系,使所述检测体(2)成像中的两个圆形轮廓均为正圆形;此时的工件(4)与被装配体(5)之间为标准位姿关系;

利用矩形拟合所述检测体(2)成像中与斜面矩形对应的成像区域,得到区域拟合矩形;

记录所述正圆形和所述区域拟合矩形的图像特征作为标定位置。

4.根据权利要求3所述的单目视觉位姿检测方法,其特征在于,所述记录所述正圆形和所述区域拟合矩形的图像特征作为标定位置,具体包括:获取两个大小不同的所述正圆形的中心坐标和大的正圆形的直径;

测量所述区域拟合矩形的短边宽度;

记录两个所述正圆形的中心坐标和大的正圆形的直径以及所述区域拟合矩形的短边宽度,得到图像特征;

将所述图像特征作为标定位置。

5.根据权利要求3所述的单目视觉位姿检测方法,其特征在于,所述对所述检测体(2)图像进行图像处理,得到检测体(2)位置信息,具体包括:提取所述检测体(2)图像中与两个所述正圆形对应的区域外轮廓,并对所述区域外轮廓进行椭圆拟合,得到椭圆拟合结果;

根据所述椭圆拟合结果获取两个大小不同的椭圆的中心点坐标和大椭圆的直径;

对所述检测体(2)图像中的与红蓝区域对应的成像区域进行颜色分割,并进行矩形拟合,得到区域拟合矩形;

测量所述区域拟合矩形的短边宽度;

记录所述两个椭圆的中心点坐标和大椭圆的直径以及所述区域拟合矩形的短边宽度,得到检测体(2)位置信息。

6.根据权利要求5所述的单目视觉位姿检测方法,其特征在于,所述根据所述椭圆拟合结果获取两个椭圆的中心点坐标和大椭圆的直径,具体包括:通过所述椭圆拟合结果中的大椭圆的边缘轮廓建立最小外接矩形,根据所述最小外接矩形的各点坐标计算出的最大边长即为大椭圆的直径;

通过所述椭圆拟合结果中的两个椭圆的轮廓参数根据椭圆标准方程计算得出两个椭圆的中心点坐标。

7.一种单目视觉位姿调整装置,其特征在于,所述装置包括:权利要求1所述的位姿检测装置和六自由度调整平台;

所述六自由度调整平台用于调整待检测工件(4)的六自由度位姿。

8.一种根据权利要求7所述的单目视觉位姿调整装置的单目视觉位姿调整方法,其特征在于,所述方法包括:利用相机(1)获取待检测工件(4)放置于装配接口对应的安装区域时的检测体(2)图像;

对所述检测体(2)图像进行图像处理,得到检测体(2)位置信息;

根据所述检测体(2)位置信息与标定位置之间的差值得到待检测工件(4)与被装配体(5)的位置关系;

计算所述检测体(2)位置信息与所述标定位置之间的差值;

利用逼近法根据所述差值结合六自由度标定参数调整所述待检测工件(4)的六自由度位姿。

9.根据权利要求8所述的单目视觉位姿调整方法,其特征在于,在所述利用相机(1)获取待检测工件(4)放置于装配接口对应的安装区域时的检测体(2)图像之前,还包括:获取所述相机(1)的内参数矩阵和单个像素的物理尺寸;

调整所述相机(1)与所述检测体(2)之间的位置关系,使所述检测体(2)成像中的两个圆形轮廓均为正圆形;此时的工件(4)与被装配体(5)之间为标准位姿关系;

利用矩形拟合所述检测体(2)成像中与斜面矩形对应的成像区域,得到区域拟合矩形;

记录所述正圆形和所述区域拟合矩形的图像特征作为标定位置,并将被装配体(5)的六自由度标定参数与所述图像特征相对应;

所述记录所述正圆形和所述区域拟合矩形的图像特征作为标定位置,并将被装配体(5)的六自由度标定参数与所述图像特征相对应,具体包括:获取两个所述正圆形的中心坐标和大的正圆形的直径;

测量所述区域拟合矩形的短边宽度;

记录两个所述正圆形的中心坐标和大的正圆形的直径以及所述区域拟合矩形的短边宽度,得到图像特征;

将所述图像特征作为标定位置;

所述六自由度标定参数通过所述图像特征唯一对应;其中,X、Y平移自由度以大的正圆形的中心坐标作为标定依据,Z轴平移自由度以大的正圆形的直径为标定依据,a、b轴转动自由度以所述区域拟合矩形的短边宽度为标定依据,c轴转动自由度以大的正圆形和小的正圆形的中心坐标的几何关系为标定依据。