[发明专利]一种基于视觉的机器人定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉的机器人定位系统及方法，其中，所述系统包括：摄像机、PC机、工业机器人控制器、工业机器人本体、金属平台以及圆球。所述定位方法包括以下步骤：S1，摄像机捕捉并获取圆球图像；S2，设计图像处理算法提取圆球及其圆心坐标值；S3，设计模糊控制算法控制工业机器人实时调整平台使圆球运动到预定位置。本发明利用摄像头采集图像，设计图像处理算法检测目标物体及所处的位置，同时设计模糊控制算法控制工业机器人各关节的运动，实现了对圆球运动位置的精确控制。

技术领域

本发明涉及工业机器人结合计算机视觉技术，具体涉及一种基于视觉的机器人定位系统及方法。

背景技术

计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学，更进一步的说，就是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图形处理，使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。目前基于视觉的定位方法主要分两类，二维视觉定位与三维建模定位。二维视觉定位方法是用单目对所控制对像及周边环境进行视觉标定，然后通过标定好的坐标进行精确操作。而三维建模定位主要应用2个及以上的摄像头对目标进行拍摄，将所拍图像进行融合，从而建立目标的三维坐标，仿真三维环境，实现对目标的精准操作。

目前，工业机器人广泛应用于工业生产中，在工作人员的指引操作下，可以完成许多的指令，但是机器人没有感知外界的信息的能力，不能调整已改变的工作环境，导致工业生产事物质量与精准度受到严重的影响。因此，在工业机生产中引入计算机视觉技术，可以提高工业机器人作业的精度以及实现实时跟踪纠偏的功能，可以满足生产过程中对机器人的实时性要求，并且使工业机器人更好的适应复杂的现场环境。目前国内的工业机器人结合计算机视觉主要应用于机械工艺的精确定位与加工，如焊接、磨削、精密加工、以及人机协调。

通过相关专利查询，发现有以下的公开文献：

专利“一种基于机器视觉定位的自动贴膜机，申请号201610599533.5”公开了一种基于机器视觉定位的自动贴膜机，利用机器视觉定位每片膜片，在贴膜机械手从出膜口吸取膜片后，先经过视觉系统快速处理图像，并将位置数据发送给控制机箱，在控制机箱中利用C语言功能模块进行快速误差补偿处理及运动控制完成贴膜过程。

专利“基于机器视觉的钢球表面缺陷智能环形循检的新型算法，申请号201610615717.6”提出一种智能环形循检算法，以所拍摄图像中钢球的圆心为中心，在五十毫秒内循环向外间隔若干像素点依次画圆检测，统计并计算各个像素点的灰度值，取灰度值的最大值与最小值之差与阀值相比较，从而判断钢球的质量好坏。

通过上述专利分析，发现现有方案采用机器视觉技术进行定位、检测、获取信息这些作业时，系统缺乏更加精确的算法以及误差控制。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有的技术方案中工业机机器人都是预先离线示教或编程，在投入生产时让工业机器人按计划好的线路来运行，从而因为安装误差、突发情况引起的实际运行轨迹发生变化的问题。提供一种基于视觉的机器人定位系统及方法，该系统利用摄像头采集图像，设计图像处理算法检测目标物体及所处的位置，同时设计模糊控制算法控制工业机器人各关节的运动，实现对圆球运动位置的精确控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于视觉的机器人定位系统，其特征在于，所述系统包括摄像机、PC机、工业机器人控制器、工业机器人、金属平台以及圆球。其中：

所述摄像机安装固定于工业机器人末端的法兰盘上，跟随工业机器人的运动实时拍摄视频；所述PC机与工业机器人控制器和摄像机相连，进行图像的采集、传输和处理；所述工业机器人控制器与工业机器人和PC机连接，用于接收PC机传来的反馈以及操纵工业机器人使圆球达到目标位置；所述工业机器人与工业机器人控制器和金属平台相连，实现对圆球运动位置的精确控制；所述金属平台固定在工业机器人前端，用于放置圆球。