本發(fā)明屬于生產(chǎn)自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法。

背景技術(shù)：

對于大多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)線來說，普遍存在自動取放物料裝置，例如機(jī)械手、模組等。為了完成“抓取-放置”動作，對物料定位信息的獲取是尤為必要的，為了達(dá)到更高的定位抓取精度，通常采用機(jī)器視覺進(jìn)行定位。為了提高上料的效率，一般工業(yè)現(xiàn)場采用的是陣列式的料框可以一次性批量上料，且物料的擺放位置按一定的規(guī)律基本固定，這樣便于視覺定位；但是考慮到工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際情況：(1)一般的料框放置點(diǎn)為一個(gè)固定區(qū)域內(nèi)，故每次人工進(jìn)行料框放置或者AGV小車送料時(shí)位置會存在一定的偏差；(2)料框中擺放產(chǎn)品的空間會存在一定的裕量，故不能保證每個(gè)產(chǎn)品能擺放位置十分固定，也是存在一定的偏差。

通常基于機(jī)器視覺的抓取裝置為了對物料進(jìn)行精準(zhǔn)的抓取，則必須獲取清晰的物料圖像特征，故盡可能在一定的相機(jī)鏡頭的視野范圍內(nèi)獲取到的物料圖像特征盡可能的大；若如上所述工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際情況，料框及物料位置均存在一定的偏差，則可能會導(dǎo)致在鏡頭的視野范圍內(nèi)拍不了完整的物料圖像，從而獲取不到關(guān)鍵部分的圖像特征，無法進(jìn)行抓取定位；這就易產(chǎn)生漏抓，降低了抓取的可靠性，取料效率較低。

因此，有必要提供一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法，用于按陣列式擺放物料的料框取料，包括以下步驟：

S1，視覺標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)陣列式料框圖：

設(shè)定料框擺放的標(biāo)準(zhǔn)擺放位，確定首個(gè)物料標(biāo)準(zhǔn)拍照位，并視覺標(biāo)定出各個(gè)物料的關(guān)鍵特征的標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)；

S2，自適應(yīng)調(diào)整料框中首個(gè)物料的抓取位置：

在標(biāo)準(zhǔn)拍照位進(jìn)行獲取首個(gè)物料的圖像，若料框位置與標(biāo)準(zhǔn)位置有偏差，則獲取不到完整的物料圖像，根據(jù)不完整的物料圖像的局部圖像特征位置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整首個(gè)物料的拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而獲取實(shí)際圖像關(guān)鍵特征位置，實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位，同時(shí)將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料實(shí)際拍照位；

S3，依次自適應(yīng)精確調(diào)整料框中其余物料的抓取位置：

通過前一個(gè)相鄰的物料的拍照位及圖像的關(guān)鍵特征位置來實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前物料拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括以下步驟：

S1-1：設(shè)定料框擺放的標(biāo)準(zhǔn)擺放位，將按陣列式擺放物料的料框放置在標(biāo)準(zhǔn)擺放位；

S1-2：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動以調(diào)整相機(jī)位置進(jìn)行拍照，保證當(dāng)前首個(gè)物料的完整圖像在相機(jī)的視野范圍內(nèi)，并將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料的標(biāo)準(zhǔn)拍照位坐標(biāo)(X_{標(biāo)拍1},Y_{標(biāo)拍1})；

S1-3：對首個(gè)物料的圖像進(jìn)行處理，提取關(guān)鍵特征，獲取物料關(guān)鍵部位的圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖1},Y_{標(biāo)圖1})，從而可得圖像坐標(biāo)與運(yùn)動坐標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K；

S1-4：料框中其余物料的關(guān)鍵特征的圖像坐標(biāo)可根據(jù)陣列規(guī)律依次計(jì)算出來作為標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖2},Y_{標(biāo)圖2})～(X_{標(biāo)圖n},Y_{標(biāo)圖n})。

進(jìn)一步的，所述S2具體包括以下步驟：

S2-1：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動到首個(gè)物料的標(biāo)準(zhǔn)拍照位(X_{標(biāo)拍1},Y_{標(biāo)拍1})獲取圖像，由于料框每次來料位置存在一定的偏差，可能會導(dǎo)致在相機(jī)鏡頭的視野范圍內(nèi)，獲取不到完整的物料圖像，繼而提取不了圖像關(guān)鍵特征來實(shí)現(xiàn)精確定位，故需對首個(gè)產(chǎn)品的拍照位置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，減小料框?qū)嶋H位置與標(biāo)準(zhǔn)位置間的位置偏差；

S2-2：根據(jù)獲取的圖像，提取出圖像中的局部特征位置，根據(jù)局部圖像特征在完整物料圖像中位置計(jì)算出圖像偏移量，根據(jù)運(yùn)動坐標(biāo)與圖像坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K計(jì)算得出運(yùn)動偏移量；

S2-3：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)按運(yùn)動偏移量在運(yùn)動坐標(biāo)方向偏移運(yùn)動后拍照，獲取到完整的首個(gè)物料的圖像，并將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料實(shí)際拍照位(X_{實(shí)拍1},Y_{實(shí)拍1})；

S2-4：對首個(gè)物料的圖像進(jìn)行圖像處理，獲取物料圖像關(guān)鍵特征的實(shí)際物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖1},Y_{實(shí)圖1})，從而根據(jù)該圖像坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)首個(gè)物料的精確定位抓取，這樣減小了料框?qū)嶋H位置與料框標(biāo)準(zhǔn)位置間的位置偏差。

進(jìn)一步的，所述S3具體包括以下步驟：

由于料框中各個(gè)物料呈陣列式擺放的，除去首個(gè)物料，料框中的其余物料的抓取位置均是通過前一個(gè)相鄰的物料的拍照位及圖像的關(guān)鍵特征位置來實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前物料拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位；

根據(jù)首個(gè)物料實(shí)際拍照位(X_{實(shí)拍1},Y_{實(shí)拍1})、陣列式排列在X,Y方向的規(guī)律(H,J)、實(shí)際首個(gè)物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖1},Y_{實(shí)圖1})、實(shí)際首個(gè)物料標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖1},Y_{標(biāo)圖1})及圖像坐標(biāo)與運(yùn)動坐標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K可知，第二個(gè)物料的拍照位(X_{實(shí)拍2},Y_{實(shí)拍2})，按如下式子計(jì)算所得：

X_{實(shí)拍2}＝X_{實(shí)拍1}+H+(X_{實(shí)圖1}-X_{標(biāo)圖1})*K

Y_{實(shí)拍2}＝Y(jié)_{實(shí)拍1}+J+(Y_{實(shí)圖1}-Y_{標(biāo)圖1})*K

運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動到拍照位(X_{實(shí)拍2},Y_{實(shí)拍2})，獲取到完整的第二個(gè)物料圖像，再進(jìn)行圖像處理，獲取第二個(gè)物料圖像關(guān)鍵特征的實(shí)際物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖2},Y_{實(shí)圖2})，從而根據(jù)該圖像坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)第二個(gè)物料精確定位抓取，依次類推，對每個(gè)相鄰物料的取料位置逐一自適應(yīng)調(diào)整，減小了物料與物料間的位置偏差，保證了取料的精度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法，通過對料框及物料的位置進(jìn)行雙重視覺補(bǔ)償，依次一一自適應(yīng)調(diào)整取料裝置的取料位置，提高了取料效率，保證了取料裝置的可靠性，降低了物料的不良率，實(shí)現(xiàn)了智能化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

如圖1所示，本實(shí)施例的一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法，用于按陣列式擺放物料的料框取料，包括以下步驟：

S1，視覺標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)陣列式料框圖：

設(shè)定料框擺放的標(biāo)準(zhǔn)擺放位，確定首個(gè)物料標(biāo)準(zhǔn)拍照位，并視覺標(biāo)定出各個(gè)物料的關(guān)鍵特征的標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)；

S2，自適應(yīng)調(diào)整料框中首個(gè)物料的抓取位置：

在標(biāo)準(zhǔn)拍照位進(jìn)行獲取首個(gè)物料的圖像，若料框位置與標(biāo)準(zhǔn)位置有偏差，則獲取不到完整的物料圖像，根據(jù)不完整的物料圖像的局部圖像特征位置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整首個(gè)物料的拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而獲取實(shí)際圖像關(guān)鍵特征位置，實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位，同時(shí)將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料實(shí)際拍照位；

S3，依次自適應(yīng)精確調(diào)整料框中其余物料的抓取位置：

通過前一個(gè)相鄰的物料的拍照位及圖像的關(guān)鍵特征位置來實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前物料拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位。

其中，S1具體包括以下步驟：

S1-1：設(shè)定料框擺放的標(biāo)準(zhǔn)擺放位，將按陣列式擺放物料的料框放置在標(biāo)準(zhǔn)擺放位；

S1-2：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動以調(diào)整相機(jī)位置進(jìn)行拍照，保證當(dāng)前首個(gè)物料的完整圖像在相機(jī)的視野范圍內(nèi)，并將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料的標(biāo)準(zhǔn)拍照位坐標(biāo)(X_{標(biāo)拍1},Y_{標(biāo)拍1})；

S1-3：對首個(gè)物料的圖像進(jìn)行處理，提取關(guān)鍵特征，獲取物料關(guān)鍵部位的圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖1},Y_{標(biāo)圖1})，從而可得圖像坐標(biāo)與運(yùn)動坐標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K；

S1-4：料框中其余物料的關(guān)鍵特征的圖像坐標(biāo)可根據(jù)陣列規(guī)律依次計(jì)算出來作為標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖2},Y_{標(biāo)圖2})～(X_{標(biāo)圖n},Y_{標(biāo)圖n})。

S2具體包括以下步驟：

S2-1：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動到首個(gè)物料的標(biāo)準(zhǔn)拍照位(X_{標(biāo)拍1},Y_{標(biāo)拍1})獲取圖像，由于料框每次來料位置存在一定的偏差，可能會導(dǎo)致在相機(jī)鏡頭的視野范圍內(nèi)，獲取不到完整的物料圖像，繼而提取不了圖像關(guān)鍵特征來實(shí)現(xiàn)精確定位，故需對首個(gè)產(chǎn)品的拍照位置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，減小料框?qū)嶋H位置與標(biāo)準(zhǔn)位置間的位置偏差；

S2-2：根據(jù)獲取的圖像，提取出圖像中的局部特征位置，根據(jù)局部圖像特征在完整物料圖像中位置計(jì)算出圖像偏移量，根據(jù)運(yùn)動坐標(biāo)與圖像坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K計(jì)算得出運(yùn)動偏移量；

S2-3：運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)按運(yùn)動偏移量在運(yùn)動坐標(biāo)方向偏移運(yùn)動后拍照，獲取到完整的首個(gè)物料的圖像，并將當(dāng)前運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置設(shè)為首個(gè)物料實(shí)際拍照位(X_{實(shí)拍1},Y_{實(shí)拍1})；

S2-4：對首個(gè)物料的圖像進(jìn)行圖像處理，獲取物料圖像關(guān)鍵特征的實(shí)際物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖1},Y_{實(shí)圖1})，從而根據(jù)該圖像坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)首個(gè)物料的精確定位抓取，這樣減小了料框?qū)嶋H位置與料框標(biāo)準(zhǔn)位置間的位置偏差。

S3具體包括以下步驟：

由于料框中各個(gè)物料呈陣列式擺放的，除去首個(gè)物料，料框中的其余物料的抓取位置均是通過前一個(gè)相鄰的物料的拍照位及圖像的關(guān)鍵特征位置來實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前物料拍照位來獲取到完整的物料圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確視覺抓取定位；

根據(jù)首個(gè)物料實(shí)際拍照位(X_{實(shí)拍1},Y_{實(shí)拍1})、陣列式排列在X,Y方向的規(guī)律(H,J)、實(shí)際首個(gè)物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖1},Y_{實(shí)圖1})、實(shí)際首個(gè)物料標(biāo)準(zhǔn)圖像坐標(biāo)(X_{標(biāo)圖1},Y_{標(biāo)圖1})及圖像坐標(biāo)與運(yùn)動坐標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)K可知，第二個(gè)物料的拍照位(X_{實(shí)拍2},Y_{實(shí)拍2})，按如下式子計(jì)算所得：

X_{實(shí)拍2}＝X_{實(shí)拍1}+H+(X_{實(shí)圖1}-X_{標(biāo)圖1})*K

Y_{實(shí)拍2}＝Y(jié)_{實(shí)拍1}+J+(Y_{實(shí)圖1}-Y_{標(biāo)圖1})*K

運(yùn)動機(jī)構(gòu)帶著相機(jī)運(yùn)動到拍照位(X_{實(shí)拍2},Y_{實(shí)拍2})，獲取到完整的第二個(gè)物料圖像，再進(jìn)行圖像處理，獲取第二個(gè)物料圖像關(guān)鍵特征的實(shí)際物料圖像坐標(biāo)(X_{實(shí)圖2},Y_{實(shí)圖2})，從而根據(jù)該圖像坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)第二個(gè)物料精確定位抓取，依次類推，對每個(gè)相鄰物料的取料位置逐一自適應(yīng)調(diào)整，減小了物料與物料間的位置偏差，保證了取料的精度。

本實(shí)施例的一種基于機(jī)器視覺的陣列式料框自適應(yīng)取料方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、無需人工參與，通過實(shí)時(shí)的自適應(yīng)調(diào)整拍照位置，保證每個(gè)物料均能獲取到關(guān)鍵圖像特征位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)抓取，實(shí)現(xiàn)了智能化；

2、降低了取料的失敗率，保證了取料裝置的可靠性，提高了生產(chǎn)效率。

以上的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。