[发明专利]基于视觉的工件自动识别及智能抓取系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉的工件自动识别及智能抓取系统，该系统包括：图像采集模块，工控机模块以及机器人模块；其中，所述图像采集模块与所述工控机模块相连；所述工控机模块与所述机器人模块相连。本发明方案通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法，利用特定软件所提供的图像预处理方法，在指定环境下进行二次开发，实现了目标定位和机器人控制两大基本功能，最终控制机器人完成目标工件的抓取。

技术领域

本发明属于机器视觉定位领域，涉及一种基于视觉的工件自动识别及智能抓取系统。

背景技术

工件识别与抓取是生产线上工业机器人的一项重要应用，而目前生产线上多数的工业机器人是通过预先示教或者离线编程的方式来控制机器人执行预定的指令动作，一旦工作环境或目标对象发生变化，机器人不能及时适应这些变化，从而导致抓取失败，因此，这种工作方式在很大程度上限制了工业机器人的灵活性和工作效率。

机器视觉技术具有快速和非接触的特点，将机器视觉技术引入工业机器人领域，通过视觉引导机器人进行抓取、搬运等任务作业，对于提高生产线的自动化水平，拓宽机器人的应用范围都有十分重要的意义。

申请公布号为CN105905560A的发明专利申请公开了一种“动态抓取存放的全自动控制系统及其控制方法”，该发明专利实现了一台PLC控制器控制多台机械手，且同时控制物料运输与物料盘运动，实现动态物料的抓取。但该发明需使用PLC控制器，且需根据拍照区域无间断操作控制，所需成本较高，且系统实现过程较复杂。

论文“双目立体视觉的目标识别与定位，智能系统学报,2011,6(4):303-311，尚倩,阮秋琦,李小利”，采用双目立体视觉实现目标识别与定位；该双目立体视觉系统主要包括摄像机标定、图像分割、立体匹配和3维测距4个模块，其中立体匹配是双目视觉定位的最关键的一步，但实现目标区域的准确立体匹配较难，且立体匹配的不准确将直接导致所获取的深度信息产生偏差，同时其实时性是双目和多目定位视觉系统面临的最大挑战。

申请公布号为CN104369188B的发明专利申请公开了一种“基于机器视觉和超声波传感器的工件抓取装置及方法”，该发明专利使用单目相机采集工件轮廓图像，使用超声波传感器测距，实现了机器人对工件的抓取。但其装置由相机、传感器、液晶显示屏、PLC等硬件构成，设备所需硬件多且成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于视觉的工件自动识别及智能抓取系统，通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法，利用特定软件所提供的图像预处理方法，在指定环境下进行二次开发，实现了目标定位和机器人控制两大基本功能，最终控制机器人完成目标工件的抓取，有效地解决了现有机器人无法及时适应工作环境或目标对象发生变化，导致操作失败，从而无法满足柔性生产系统的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种基于视觉的工件自动识别及智能抓取系统，该系统包括：图像采集模块，工控机模块以及机器人模块；其中，所述图像采集模块与所述工控机模块相连；所述工控机模块与所述机器人模块相连。

进一步地，所述图像采集模块由相机、镜头、光源以及工件组成，用于快速获取噪声小、精度高图像数据信息。

进一步地，所述工控机模块采用台湾研华公司的工控计算机，负责接收图像采集模块采集的图像信息并运用图像处理算法完成工件识别后转化成机器人控制信号以控制机器人末端执行器的实际位置。

进一步地，所述机器人模块由驱动装置与机器人本体组成，用来根据接收的控制指令执行相应的操作。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明方案通过建立抓取系统的参数化模型给出图像坐标到机器人坐标的转换算法，利用特定软件所提供的图像预处理方法，在指定环境下进行二次开发，实现了目标定位和机器人控制两大基本功能，最终控制机器人完成目标工件的抓取。