[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

说明书

本发明提供一种基于视觉识别的工业机器人示教装置及方法，其包括：工业机械人的机械手，其端部设有对待测工件工作的末端；大视场相机，拍照视场覆盖机械手的整个有效工作范围；小视场相机，固定在机械手的末端，随机械手的手臂一起移动；以及机械手示教器，接收大视场相机和小视场相机拍摄的图像并预处理相机拍照传来的图像，机械手示教器内设有图像分析软件。本发明中所采取的技术方案是双相机对机器人的运动路径进行规划：由大视场相机进行运动路径的粗略定位和总体规划，由小视场相机对每个粗略定位点进行精确定位。通过本发明可对黏连在工件上的障碍物进行规避，大大提高了机器人的智能水平，且很好的适用于生产线零件的加工、工件的抓取等。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及基于视觉识别的工业机械人示教装置及方法。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

机器人技术是一项综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能等多学科的高新技术，是当代研究十分活跃且应用日益广泛的领域，并逐渐成为一个国家工业自动化水平的重要标志。机器视觉是工业机器人领域的关键技术之一，是提高机器人智能水平的关键。

工业机器人作为一种对生产条件和生产环境适应性和灵活性很强的自动化设备，其在机械制造、零件加工和装配以及运输等领域有着广泛应用。工业机器人对稳定提高产品品质、提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用。机器视觉作为工业机器人获得环境信息的主要手段之一，它可以增加机器人的自主能力，提高机器人的灵活性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供基于视觉识别的工业机器人示教装置及方法，为工业机器人提供对工件的自动定位及运动路径规划示教等。

本发明提供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，其端部设有对待测工件工作的机械手末端；大视场相机，拍照视场覆盖机械手的整个有效工作范围；小视场相机，固定在机械手的末端，随机械手的手臂一起移动；以及机械手示教器，接收大视场相机和小视场相机拍摄的图像并预处理相机拍照传来的图像，机械手示教器内设有图像分析软件。

本发明还提供一种基于视觉识别的工业机器人示教方法，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等信息，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。

其中，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，需进行壁障，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。

其中，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。

其中，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旋转矩阵；然后统一机械手坐标系与机械手的点位运动坐标系。