[发明专利]基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统、方法

权利要求书

1.一种基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，其特征在于，包括数据处理装置，以及分别与所述数据处理装置通过通信链路连接的立体视觉传感器、机械臂系统、装设于机械臂的激光结构光视觉传感装置；

所述立体视觉传感器配置为，采集包含待测量大型工件表面的多个定位标志的全局图像；

所述激光结构光视觉传感装置配置为，扫描得到所述定位标志结构光图像；

所述数据处理装置配置为，基于所述全局图像进行所述定位标志的粗定位、基于粗定位信息规划机械臂运动轨迹、基于所述定位标志结构光图像进行精确定位、基于精确定位信息计算大型工件位姿；

所述机械臂系统配置为，基于规划的机械臂运动轨迹，将所述激光结构光视觉传感装置运动至待采集区域；

其中，所述立体视觉传感器的视野能够包含大型工件整体以及所述多个定位标志。

2.根据权利要求1所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，其特征在于，所述激光结构光视觉传感装置包括激光发射器和CCD摄像机；所述激光发射器用于投射线结构光条纹；所述CCD摄像机用于采集结构光图像，并发送至所述数据处理装置。

3.根据权利要求2所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，其特征在于，所述激光发射器为一字激光器。

4.根据权利要求1所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，其特征在于，所述立体视觉传感器为双目摄像机。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，其特征在于，所述激光结构光视觉传感装置装设于所述机械臂的远离所述机械臂的基座的端部。

6.一种基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统，包括以下步骤：

步骤S1，通过所述立体视觉传感器采集待测量大型工件的全局图像，所述全局图像包含定位标志图像信息；

步骤S2，基于目标检测分类器对定位标志进行目标检测，获取目标区域；基于立体视觉传感器的标定参数，获取各目标区域中心在世界坐标系的三维坐标作为对应的各定位标志的粗定位坐标；

步骤S3，根据步骤S2的粗定位坐标，规划机械臂运动轨迹；

步骤S4，基于规划的机械臂运动轨迹控制机械臂运动，使激光结构光视觉传感装置运动至定位标志局部图像采集部，并采集定位标志结构光图像；

步骤S5，基于所采集的定位标志结构光图像，通过激光带图像处理，结合激光结构光视觉传感装置的标定参数、机械臂的轴角和结构参数，再次计算定位标志在世界坐标系的三维坐标，并以该坐标作为定位标志的精确定位坐标；

步骤S6，基于步骤S3、步骤S4、步骤S5获取所述待测量大型工件的各定位标志的精确定位坐标，并基于各定位标志的精确定位坐标计算该待测量大型工件的位姿；

其中，

所述目标检测分类器用于定位标志的目标检测。

7.根据权利要求6所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量方法，其特征在于，所述立体视觉传感器、所述机械臂、所述激光结构光视觉传感装置基于相互坐标系下的位置进行标定。

8.根据权利要求6所述的基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量方法，其特征在于，所述目标检测分类器在步骤S2中对定位标志进行目标检测前需要进行训练，训练样本为具有标记信息的定位标志图像。