[发明专利]一种3D视觉检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种3D视觉检测装置及方法，包括：3D相机、倾角传感器、基准材料、安装材料、图像处理系统、控制端、安装机构；3D相机和倾角传感器与图像处理系统连接；图像处理系统安装在控制端上；控制端把图像处理系统计算得到的自由度数值输出给安装机构，为安装提供视觉引导；本发明通过利用3D相机获取安装材料和基准材料的三维点云模型，倾角传感器修正相机的位姿，通过点云分割、拟合等得到安装材料和基准材料的平面拟合方程，分析两者的相对位姿关系，为安装提供视觉引导，达到高效、精准完成一系列的安装工序，弥补传统检测方法精度不足、稳定性差，还可以简化工序流程的同时提高作业自动化水平，降低成本，提高操作便捷性。

技术领域

本发明属于建材安装领域，具体涉及一种3D视觉检测装置及方法。

背景技术

现在建筑行业中的材料安装作业主要由人工完成，需要满足一定的平整度和垂直度的安装标准，因此建材安装对安装操作人员的经验及技巧有较高要求。人工操作的主要缺陷是人力成本高、耗时长、自动化程度低，且作业危险性高。

为了解决上述缺陷，目前市场上采用2D视觉检测方法，通过检测建材安装的二维参数、对比度等进行安装位姿修正。2D视觉方法的主要缺陷在于受外部光照和颜色变化影响较大，测量精度易受照明条件影响；单台2D相机无法获取待安装材料的空间坐标信息，需要多台相机配合，成本较高，结构复杂；与待安装的材料低一致性等。

目前市场上尚未出现成熟的自动化安装设备，与之配套的视觉检测方法也较少，而实现板材的自动化安装需要在多个维度上进行位姿调整，在完成初步的安装作业后还需要对安装材料进行拼接等一系列的工序，拼接等工序也需要满足多维度的对齐调整。

所以，提供一种测量精度高、稳定性好、性价比高的视觉检测方法对建材安装等一系列的作业中的位姿调整尤为重要。

发明内容

基于此，本发明提供的技术方案旨在解决现有技术中建材安装作业中对安装位姿调整的视觉检测方法精度不足、稳定性差的问题，本发明采用单个的宽视野3D相机和倾角传感器，通过图像处理和分析获得所有位姿关系的参数，为建材安装机构提供视觉引导，达到高效、精准安装材料的目的，提高视觉检测精度和稳定性。

本发明提供一种3D视觉检测装置，包括：

3D相机、倾角传感器、基准材料、安装材料、图像处理系统、控制端、安装机构。

优选地，3D相机和倾角传感器与图像处理系统连接。

优选地，3D相机用于获取基准材料和安装材料的三维点云模型。

优选地，倾角传感器用于获取相机当前位姿状态，对相机进行位姿修正，以补偿因地面不平整造成相机位姿变化引起的测量误差。

优选地，基准材料为已安装的板材，用于安装基准参考。

优选地，安装材料为待安装的板材。

优选地，图像处理系统安装在控制端上，用于对3D相机采集得到的三维点云模型进行点云分割和平面拟合，获取基准材料和安装材料的平面方程，分析相对位姿关系，计算安装所需自由度的数值。

优选地，控制端把图像处理系统计算得到的自由度数值输出给安装机构，为安装提供视觉引导。

优选地，安装机构接收所需自由度数值对安装材料进行安装作业。

优选地，利用3D相机获取初始点云I，记录此时的倾角传感器示数，根据示数对相机位姿进行相对修正；

利用图像处理系统对修正后的点云I′进行点云分割，获取分别对应基准材料和安装材料的聚类点云P_L和P_R，分别对聚类点云P_L和P_R进行平面拟合，获得分别对应基准材料和安装材料的平面方程；