[发明专利]一种基于视觉识别的工业机器人示教装置及方法

权利要求书

1.一种基于视觉识别的工业机器人示教装置，其特征在于：其包括：

工业机械人的机械手(1)，其端部设有对待测工件(3)工作的机械手末端(11)；

大视场相机(2)，拍照视场覆盖机械手(1)的整个有效工作范围；

小视场相机(4)，固定在机械手(1)的末端，随机械手(1)的手臂一起移动；以及

机械手示教器(5)，接收大视场相机(2)和小视场相机(4)拍摄的图像并预处理相机拍照传来的图像，机械手示教器(5)内设有用于识别被测工件的轮廓尺寸信息，并通过其设定机械手移动点位路径的图像分析软件。

2.权利要求1所述的基于视觉识别的工业机器人示教方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：对机械手坐标系及大、小视场相机坐标系进行标定，将所有坐标系统一到同一个坐标系；

第二步：大视场相机对机械手工作场景进行拍照，同时大视场相机拍摄的图像对机械手的点位运动路径进行粗定位，机械手示教器的图像分析软件识别出被测工件的轮廓尺寸信息，通过图像分析软件设定机械手移动的点位路径；

第三步：机械手运动到粗定位点后，由小视场相机对粗定位点位置进行拍照，寻找被测工件的特征信息，移动机械手至小视场相机的图像中心点与被测工件的特征区域中心点重合，该点即为机械手在该处精确的点位信息。

3.根据权利要求2所述的示教方法，其特征在于：所述第二步还包括：图像分析软件还需判断机械手的点位移动过程中是否有障碍物，如有障碍物，需进行避障，即根据障碍物的位置与形状，对机械手的点位运动路径进行规划。

4.根据权利要求2或3所述的示教方法，其特征在于：所述第一步的具体方法为：选择一标定板置于机械手的工作区域，标定板作为待测工件，大视场相机能对整块标定板成像，以标定板的中心点为坐标原点，建立一个直角坐标系，此坐标系即为机械手点位运动的坐标系，机械手坐标系和大小视场相机坐标都要以此坐标系为基准。

5.根据权利要求4所述的示教方法，其特征在于：所述第二步的具体方法为：根据机械手在标定板上的点位运动坐标系，建立从大视场相机坐标系转换到机械手点位运动坐标系的转换矩阵；然后统一机械手坐标系与机械手的点位运动坐标系。

6.根据权利要求5所述的示教方法，其特征在于：所述机械手的点位运动路径的规划过程为：大视场相机对标定板成像，由图像处理软件对大视场相机拍摄的图像进行处理，求出标定板的轮廓特征，再在示教器上选择机械手的点位信息，并通过坐标转换矩阵将图像坐标转换为机械手 点位运动坐标系坐标。

7.根据权利要求6所述的示教方法，其特征在于：标定板采用棋盘格、或者有规则格子的板。

8.根据权利要求7所述的示教方法，其特征在于：大视场相机的图像坐标转换为机械手点位运动坐标包括如下过程：

B1：大视场相机坐标到机械手点位运动坐标的坐标转换矩阵，通过此转换矩阵将大视场相机的图像坐标转换为机械手点位运动坐标；

B2：统一机械手(1)的坐标系与机械手(1)的点位运动坐标系，保证两坐标系平行。

9.根据权利要求8所述的示教方法，其特征在于：所述步骤B1的具体方法为：首先，由图像处理软件对大视场相机拍摄的标定板图像进行处理，求标定板所有格点在图像中的像素坐标；然后，建立一个大视场相机坐标到机械手点位运动坐标的坐标转换矩阵，通过此转换矩阵，可将大视场相机的图像坐标转换为机械手点位运动坐标。