[发明专利]一种利用智能相机在机器人搬运系统中定位工件的方法

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种利用智能相机在机器人搬运系统中定位工件的方法。

背景技术

在传统的冲压系统中，主要采用人工夹取或机械定位的方式定位或搬运冲压件，该等方法不能适用现代高精度大批量冲压生产的需求，其主要在于：采用人工夹取送料劳动强度大、生产效率低且精度低，当遇到高温冲压时危险性也大，而机械定位只能实现一对一的定位，要实现多种工件的定位就必须设有相应的多种机械定位结构，如此设计复杂、难度大、不易实现且成本很高。

随着科技的发展，当前业界采用激光对冲压件进行定位而后采用机器人搬运，但此方式仍有较多缺陷而不能广泛地被采用，其主要在于：第一，成本高；第二，受扫描距离的限制，在高温冲击时设备很容易损坏；第三，对特征区别不大的钢板，扫描周期长，很难识别。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用智能相机在机器人搬运系统中定位工件的方法，它采用智能相机与机器人相结合而高效定位和搬运，自动化程度高、效率高且精度高而能适用于大批量高精度冲压生产的需要。

本发明提供的一种利用智能相机在机器人搬运系统中定位工件的方法，其中，所述机器人搬运系统包括搬运机器人、定位台、顶杆、智能相机及LED光源，所述定位台位于所述搬运机器人的作业范围内，所述顶杆设于所述定位台的下方，所述LED光源位于所述智能相机和所述定位台之间且呈环形设置，所述利用智能相机在机器人搬运系统中定位工件的方法包括以下步骤：

（1）、确定夹具于机器人坐标系中初始位置的坐标；

（2）、确定模板工件在机器人坐标系和智能相机坐标系之间的坐标转换关系：（a）、从每一类别的工件中选取一个工件作为模板工件，将所述模板工件置于所述定位台上，所述顶杆顶升所述模板工件至特定高度；（b）、所述智能相机扫描所述模板工件，计算出所述模板工件于所述智能相机坐标系中的坐标值（x₀,y₀,r₀）,其中，（x₀,y₀）为所述模板工件的中心坐标，r₀表示旋转角度，且可设置x₀=0，y₀=0,r₀=0；（c）于所述模板工件上选取均匀分布的9个特征点，所述智能相机和所述搬运机器人依次测定上述9个特征点于所述智能相机坐标系中的坐标、以及于所述机器人坐标系中的坐标；（d）、将上述9个特征点于所述智能相机坐标系中的坐标和对应于所述机器人坐标系中的坐标组成9组坐标对，所述智能相机将所述9组坐标对用工具Calibrate Advanced进行空间坐标系构造，以确定所述模板工件在所述机器人坐标系和所述智能相机坐标系之间的坐标转换关系；

（3）、所述智能相机扫描工件位置，且将工件于所述智能相机坐标系中的坐标值转化为在所述机器人坐标系中的坐标值：（a）、所述智能相机扫描所述工件，计算出所述工件相对于相应的模板工件的相对坐标（x_相,y_相,r_相）,其中，（x_相,y_相）为所述工件的中心相对对应的所述模板工件的中心的坐标，r_相表示所述工件相对对应的所述模板工件的旋转角度；（b）、根据步骤（2）建立的相应的坐标转换关系计算出所述工件于所述机器人坐标系统中的坐标。

进一步地，步骤（1）中采用如下方法确定所述夹具于所述机器人坐标系中初始位置的坐标:（a）、提供一钢针安装至机器人手臂的法兰盘上，其中，所述钢针的尺寸与相应的夹具匹配，以使所述钢针的末端点与所述夹具的夹取点的位置一致；（b）于所述搬运机器人的作业范围内固定安装一个锥形针，控制机器人手臂运动，使所述机器人手臂于4个不同的姿态时所述钢针分别对准所述锥形针；（c）、机器人控制器记录上述4个不同的姿态的数据，而计算出所述机器人手臂上的钢针的原始位置的坐标，即为所述夹具于所述机器人坐标系中初始位置的坐标；

进一步地，步骤（2）中所述智能相机采用如下方法对所述9个特征点坐标的测定:将设有标记贴的标定板的直角交叉点依次置于所述模板工件的特征点上，通过所述智能相机自带的软件，将所述标定板设有标记贴的一侧制作成model，再利用软件中的找边工具和点到点的功能，自动算出所述标定板的直角交叉点在所述智能相机坐标系中的坐标，即为相应的特征点于所述智能相机坐标系中的坐标。