一种基于双目视觉的弹夹定位系统及方法与流程

本发明涉及弹夹生产，特别涉及一种基于双目视觉的弹夹定位系统及方法。

背景技术：

1、在现有技术中，在对弹夹进行上弹的机械设备中，需要通过振动盘将弹夹翻面，然后通过视觉相机进行定位，实现三轴机械手取出弹夹再放入装弹设备的加工工位。

2、现有的弹夹定位方式是通过单目相机进行振动盘内的弹夹坐标标定，由于弹夹有一定厚度和视觉景深的影响，往往导致弹夹的定位不准确，从而影响三轴机械手的抓取效率。

3、因此，如何提高弹夹的定位准确性，以提高三轴机械手的抓取效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种基于双目视觉的弹夹定位系统，能够有效提高弹夹的定位准确性，另一个目的是提供一种基于双目视觉的弹夹定位方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于双目视觉的弹夹定位系统，包括：第一视觉相机、第二视觉相机、三轴机械手、工控机和振动盘；

4、所述第一视觉相机位于所述振动盘的上方，且位置高度高于所述三轴机械手的顶端，所述第一视觉相机用于测量标定和校准弹夹在所述振动盘的坐标位置；

5、所述第二视觉相机位于所述振动盘的上方，且位置高度高于所述三轴机械手的顶端，所述第二视觉相机用于测量标定和校准弹夹在所述振动盘的坐标位置；

6、所述三轴机械手的取料端位于所述振动盘的上方；

7、所述工控机与所述第一视觉相机、所述第二视觉相机、所述三轴机械手和振动盘连接；

8、所述工控机包括坐标系建立模块，所述坐标系建立模块用于依据左手定则建立第一视觉相机坐标系、第二视觉相机坐标系、三轴机械手坐标系和振动盘坐标系，所述第一视觉相机坐标系的坐标原点为所述第一视觉相机在所述振动盘上的投影点，所述第二视觉相机坐标系的坐标原点为所述第二视觉相机在所述振动盘上的投影点，所述三轴机械手坐标系的坐标原点为所述三轴机械手工作轴轴线的交点，所述振动盘坐标系的坐标原点为所述振动盘的几何中心点；

9、所述工控机还包括坐标处理模块，所述坐标处理模块用于根据所述第一视觉相机和所述第二视觉相机获取到的弹夹的坐标位置以及 振动盘坐标系，获取弹夹在所述振动盘坐标系中的坐标位置；

10、所述工控机还包括路径规划模块，所述路径规划模块用于根据所述三轴机械手坐标系的标定坐标在所述振动盘坐标系中的坐标值，获取三轴机械手抓取弹夹的路径。

11、在一些实施例中，弹夹定位系统还包括光源模块，所述光源模块设置于所述振动盘的正下方，用于给所述第一视觉相机和所述第二视觉相机提供背景光源。

12、在一些实施例中，所述振动盘坐标系的坐标原点与所述第一视觉相机坐标系的坐标原点和所述第二视觉相机坐标系的坐标原点在x轴方向的距离相等。

13、在一些实施例中，所述三轴机械手的取料端设有吸盘，所述吸盘用于从所述振动盘内吸附弹夹。

14、在一些实施例中，所述第二视觉相机位于所述第一视觉相机的右侧，所述三轴机械手的取料端位于所述第一视觉相机的左侧。

15、一种基于双目视觉的弹夹定位方法，包括以下步骤：

16、步骤s1：振动盘振动将弹夹翻面，依据弹夹轮廓模板进行匹配计算，形成匹配数组[d1,d2,d3........]，每个匹配数组包含角度θ1i、坐标（x1io1iy1iz1i）、坐标（x2io2iy2iz2i）、匹配成功率k1，其中：匹配数组d1包含{θ1i、坐标（x1io1iy1iz1i）、坐标（x2io2iy2iz2i）、k1}三个参数；

17、步骤s2：依据成功率k1对匹配数组进行排序，将k1值＜0.8的弹夹剔除，依据匹配数组排序确定翻面的弹夹抓取优先级；

18、步骤s3：提取被抓取弹夹在坐标系（x1io1iy1iz1i）和坐标系（x2io2iy2iz2i）中的a点和b点的值，通过坐标变换公式求得抓取弹夹a点和b点在坐标系（x4io4iy4iz4i）中的值；

19、步骤s4：判断被抓取弹夹坐标值在x4i方向上的正负值，若为正值，弹夹位置在振动盘b区，若为负值，弹夹位置在振动盘a区；

20、步骤s5：依据景深原理，若弹夹在a区，第一视觉相机获取的a点和b点在坐标系（x4io4iy4iz4i）中的值为标定值，第二视觉相机获取的a点和b点的坐标值为校准值；若弹夹在b区，第二视觉相机获取的a点和b点在坐标系（x4io4iy4iz4i）中的值为标定值，第一视觉相机获取的a点和b点的坐标值为校准值；

21、步骤s6：计算弹夹标定误差，若在a区，以第二视觉相机获取的弹夹a点和b点的坐标值绝对值减去以第一视觉相机获取的弹夹a点和b点的坐标值绝对值的差值为误差校正值；若在b区，以第一视觉相机获取的弹夹a点和b点的坐标值绝对值减去以第二视觉相机获取的弹夹a点和b点的坐标值绝对值的差值为误差校正值；

22、步骤s7：通过坐标变换矩阵，求解三轴机械手坐标系（x3o3y3z3）的标定坐标在振动盘坐标系（x4o4y4z4）中的坐标值，并进行三轴机械手到弹夹a点和b点的抓取路径规划；

23、步骤s8：重复上述步骤，直至匹配数组中的弹夹抓取完成为止。

24、与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

25、本发明所提供的一种基于双目视觉的弹夹定位系统，包括：第一视觉相机、第二视觉相机、三轴机械手、工控机和振动盘。工控机能够计算和标定弹夹的坐标及控制三轴机械手的运动。本发明通过两个视觉相机来获取弹夹的坐标位置，能够准确得出弹夹在振动盘中的坐标位置，然后根据三轴机械手相对于振动盘的坐标位置，准确获取三轴机械手的抓取弹夹的路径，因此能够有效提高弹夹的上料定位精度，进而提高弹夹的上料效率。

26、本发明所提供的弹夹定位方法，可以不受弹夹的厚度和视觉景深的影响，能够准确得出弹夹在振动盘中的坐标位置，进而使得三轴机械手能够准确抓取弹夹，因此能够有效提高弹夹的上料定位精度，进而提高弹夹的上料效率。

技术特征：

1.一种基于双目视觉的弹夹定位系统，其特征在于，包括：第一视觉相机、第二视觉相机、三轴机械手、工控机和振动盘；

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的弹夹定位系统，其特征在于，还包括光源模块，所述光源模块设置于所述振动盘的正下方，用于给所述第一视觉相机和所述第二视觉相机提供背景光源。

3.根据权利要求2所述的基于双目视觉的弹夹定位系统，其特征在于，所述振动盘坐标系的坐标原点与所述第一视觉相机坐标系的坐标原点和所述第二视觉相机坐标系的坐标原点在x轴方向的距离相等。

4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的弹夹定位系统，其特征在于，所述三轴机械手的取料端设有吸盘，所述吸盘用于从所述振动盘内吸附弹夹。

5.根据权利要求4所述的基于双目视觉的弹夹定位系统，其特征在于，所述第二视觉相机位于所述第一视觉相机的右侧，所述三轴机械手的取料端位于所述第一视觉相机的左侧。

6.一种基于双目视觉的弹夹定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于双目视觉的弹夹定位系统及方法，弹夹定位系统包括：第一视觉相机、第二视觉相机、三轴机械手、工控机和振动盘。第一视觉相机位于振动盘的上方，且位置高度高于三轴机械手的顶端；第二视觉相机位于振动盘的上方，且位置高度高于三轴机械手的顶端；三轴机械手的取料端位于振动盘的上方；工控机能够计算和标定弹夹的坐标及控制三轴机械手的运动。本发明通过两个视觉相机来获取弹夹的坐标位置，能够准确得出弹夹在振动盘中的坐标位置，然后根据三轴机械手相对于振动盘的坐标位置，准确获取三轴机械手的抓取弹夹的路径，因此能够有效提高弹夹的上料定位精度，进而提高弹夹的上料效率。技术研发人员：吴佳平,王伟任,熊超,秦礼皓,全家逸,张蓓,吕刚受保护的技术使用者：重庆长江电工工业集团有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6