[发明专利]基于视觉测量的冶金技术探针接插标定方法及其接插系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉测量的冶金技术探针接插标定方法及其接插系统，利用视觉传感器、圆柱杆和冶金技术探针构造了约定区域，在约定区域内，视觉传感器检测圆柱杆和冶金技术探针的相对位置和姿态，得到的位置和姿态结果用于控制驱动装置将圆柱杆插入到冶金技术探针内。为了提高接插的精度和可靠性，利用标准探针配合固定装置，对接插的初始位置、姿态、轴线进行有效的标定。接插过程中，驱动装置保证圆柱杆基本保持姿态，以轴线方向为基准进行接插进给运动，实现圆柱杆初始进入冶金技术探针内。随后继续利用视觉传感器校正圆柱杆和冶金技术探针内的有效长度。本发明能够准确完成圆柱杆和冶金技术探针之间的接插。

技术领域

本发明涉及面向冶金技术探针，更具体地说，涉及一种基于视觉测量的冶金技术探针接插标定方法及其接插系统。

背景技术

如对比文件1，中国专利公开号为CN 103348228A公开了一种借助机械定心装置以及包含有多组该定心装置的保持框，将长轴型接触杆插入到端面敞开探针内的方法，但其缺点主要如下：

1)该方法的定心装置对于接触杆来说，只具有点定位功能而缺乏轴向定位功能，这种情况就导致了在接触杆位姿不合适时，定心装置不能保证接触杆的插入方向与探针纵轴一致，存在角度差并导致接触杆插入失败的可能性提高。由于通过机械机构增加对接触杆的轴向定位，在利用机器人进行接插且接插位姿有偏差的情况下，对工具和定位装置等机械结构均有较强的作用力和反作用力，仍然不利于顺利接插。

2)该方法中缺少对接触杆接插作业初始位姿的良好标定，但实际情况是接触杆的初始位姿如果标定不合适，就会与上述缺点1)复合，进而增加接插的失败率，降低接插过程质量。

3)该方法中还提到其需要在接触杆未弯曲的情况下，对于接触杆存在弯曲的情况并不能进行预判和校核，而接触杆弯曲的情况必然导致其接插的失败。

因此，上述该对比文件1的定心装置具有点定位功能而缺乏轴向定位功能，再加上方法中缺少对接触杆初始位姿的良好标定，因而较难保证接插过程中长轴型的接触杆与探针轴线的角度偏差比较小，降低整个接插过程的质量。

又如对比文件2，中国专利公开号为CN 106242426A公开了一种利用力觉和视觉进行细长轴装配的方法，该方法利用视觉寻孔是通过比对采集图像内与上位机储存内的探针位姿进行机器人位姿调整，但其缺点主要如下：

1)该方法对于细长轴本身形变缺乏标定，想要通过接插过程中力的反馈进行调整，一方面使该方法控制复杂，另一方面对于形变过大导致无法接插的情况无法预判也无法通过细长轴位姿来弥补。类似CN 103348228A对比专利，细长轴本身形变会极大影响接插过程，使得该方法可靠性降低。

2)该方法介绍了寻孔的过程，此过程通过与已存储于上位机中孔系工件的位置和姿态对比进行执行机构的调整。由于已存储的位置和姿态与当前孔系工件的位置和姿态必然存在偏差，诸如孔系工件加工不一致性等原因，从而使得该方法也会引入偏差且无法通过算法弥补。

3)该方法基于视觉和力觉传感器，对圆柱杆和孔系工件的标定缺乏，必然会导致算法复杂，难以保证成功率和接插作业的速度。

因此，上述该对比文件2由于实际探针位姿与已储存探针位姿肯定有偏差，进而导致寻孔阶段存在偏差，此外，对于细长轴本身形变缺乏标定也会导致该方法可靠性降低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于视觉测量的冶金技术探针接插标定方法及其接插系统，利用视觉分析圆柱杆与探针相对位置和姿态，并且利用视觉传感器对圆柱杆进行标定，进而准确完成探针的接插。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种基于视觉测量的冶金技术探针接插标定方法，包括以下步骤：