[发明专利]一种轮毂工件定位的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件定位技术，特别是一种轮毂工件定位的装置及其方法。

背景技术

在汽车自动装配生产线上，工件定位是一种常用的操作需求。将具有计算机视觉功能的工业机器人应用于汽车自动化装配，可有效减少人为因素干扰，显著提高生产效率和产品质量，降低生产成本。在工业机器人进行汽车轮毂工件的自动化加工时，要用计算机视觉技术来分析工业相机采集的实际工件图像，从图像中识别出轮毂，计算出几何位置信息，据此确定出机器人的抓取姿态和运动轨迹，实时控制工业机器人抓取和搬运轮毂。

通常，轮毂工件是铸造工件，在粗加工后的轮毂旁侧会留下多条铸线，且轮毂表面较粗糙；此外，在实际工作环境下，轮毂周围常存在其它干扰物，轮毂存在平移与旋转，轮毂工件有的拍摄不全，放置轮毂的位置，其图像背景比较复杂等。在此情况下，轮毂工件图像较复杂，从而导致轮毂及其气嘴的位置定位很困难。

现将与本发明有关的现有技术介绍如下：

1、现有技术一的技术方案

赵玉良、刘伟军、刘永贤在文献“汽车轮毂在线识别系统的研究.机械设计与制造,2007(10):164-166”中研究了在在传送带上随机混流的状态下自动识别分类多种汽车轮毂。该方法的基本步骤有：图像获取、图像预处理、特征提取和识别分类。其中轮毂定位和分类的关键步骤是提取轮毂图像五类特征：轮毂中心是否有孔洞；轮毂直径；轮毂周边区域的孔洞个数；整个轮毂所占区域的面积；灰度图像中轮毂区域同一灰度级的像素点计数最多的灰度值。

现有技术一通过图像区域分割、Rober算子边缘检测和最小二乘法来拟合轮毂轮廓圆。然而实际加工环境下，可能存在放置轮毂的背景比较复杂或者轮毂图像背景与轮毂目标颜色相近时，边缘检测结果不好时，可能会造成图像特征的漏判和错判。另外，当轮毂工件部分拍摄不全时，该方法也无法实现轮毂形位计算。

2、现有技术二的技术方案

乐莹、徐新民、吴晓波在文献“基于面阵CCD的轮毂形位参数检测方法.科技通报,2009,25(2):196-201”中提出了一种基于面阵CCD成像和计算机图像处理技术的高精度形位参数检测方法。该方法的基本步骤有：拍取带有标定模板的轮毂图像，并通过图像灰度转换、区域分割来进行图像边缘检测，结合光学畸变校正模型对轮毂边界做几何畸变矫正；接着采用亚像素插值算法使边缘检测结果更精确；最后根据安装孔位置拟合轮毂形位参数。

现有技术二的定位精度依赖于图像区域分割和边缘检测结果，特别是轮毂区域内部的形状细节分割结果。然而在实际加工环境下，可能存在放置轮毂的背景比较复杂或者轮毂图像背景与轮毂目标颜色相近时，用图像分割算法并不能很好地突出轮毂区域内部的细节形状，导致后续定位步骤无法进行；另外，当轮毂工件部分拍摄不全时，该方法也无法实现轮毂形位计算。

3、现有技术三的技术方案

胡超、崔家林、裘君等在专利“轮毂自动识别装置和方法:中国,103090790.A[P].2013,05,08”中提出了一种识别轮毂中心孔、轮毂装配面以及轮毂装配面到轮毂底部外周平面的偏距参数的装置及方法。该方法预先通过非接触距离测量仪自动获取轮毂装配面到轮毂底部外周平面的偏距参数，全面覆盖了轮毂的各项技术参数，创建轮毂信息数据库，然后采用了两个图像采集装置分别采集轮毂的上方和下方的图像，轮毂的上方的图像即是轮毂俯视图，通过轮毂俯视图获取轮毂的外形参数，通过轮毂下方的图像，即轮毂的仰视图获取轮毂中心孔以及轮毂装配面的外形参数，例如装配面的装配孔的大小，位置，外形等。

现有技术三需要预先存储轮毂图像的大量信息，并且在实际识别过程中需要获取轮毂上下方的正面图像，装置和识别过程都较复杂。另外，本发明的目的是定位轮毂的特定部位，摄像头与轮毂的相对位置不是固定的，所以该方法并不适用于本场景。

4、现有技术四的技术方案

黄茜、吴元、汤达浚在专利“一种识别轮毂型号的检测系统及其检测方法:中国,103425969.A[P].2013”中提出了一种轮毂型号自动识别系统，该系统包括上位机和CCD图像传感器，上位机与CCD图像传感器依次连接。该专利还提供了一种由上述系统实现的方法，包括如下步骤：初始化设置；获取轮毂型号识别区域的无轮毂图像；创建轮毂型号数据库记录；识别并确定轮毂型号。该专利能根据事先创建轮毂型号数据库，在系统工作过程中对进入轮毂识别区的轮毂实现自动型号识别。

现有技术四需要预先存储轮毂图像库，且当轮毂工件部分拍摄不全时，该方法也无法实现轮毂形位计算。