[发明专利]基于视觉的铸件定位方法

权利要求书

1.一种基于视觉的铸件定位方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1：获取原始铸件图像；

步骤2：利用训练好的SSD网络处理原始铸件图像，得到目标检测结果；

步骤3：根据步骤2的目标检测结果，对铸件图像进行二值化和形态学操作，得到处理后的图像；

步骤4：对步骤3处理后的图像，进行关键点查找，得到铸件轮廓边缘的关键点集合；

步骤5：利用步骤4获得的关键点集合进行圆拟合，得到铸件圆心坐标；

步骤6：对得到的铸件圆心坐标，通过手眼标定，转换为机械臂基坐标系下点坐标，具体为：

步骤61：将步骤5得到的圆心坐标(x,y)和半径r，通过手眼标定，转换为机械臂基坐标系下的点坐标(x₁,y₁,z₁)，具体包括以下内容：

步骤611：从机器人工具坐标系到相机坐标系的转换为Z，从机器人Base坐标系到世界坐标系的转换为X，机器人Base坐标系到工具坐标系的转换为B，从世界坐标系到相机坐标系的转换由A表示，存在齐次矩阵方程AX＝ZB，其中所有矩阵均为4×4矩阵，如方程式1所示：

R_A是一个3×3旋转矩阵，表示世界坐标系到相机坐标系的旋转关系；t_A是3×1平移矢量，表示世界坐标系到相机坐标系中平移关系，0^T为1×3的全零行列式；

步骤612：通过张正友标定算法获得世界坐标系到相机坐标系的转换矩阵A，通过机械人控制器得到机器人Base坐标系到工具坐标系的转换关系B；通过多组已知的转换矩阵A和B，结合方程式(1)，通过非线性优化方法，估算得到转换关系X和Z，得到坐标系间的转换关系之后，将像素坐标转换到相机坐标系下坐标，相机坐标系下坐标在转换到工具坐标系下坐标，工具坐标系下坐标在转换到机械臂基础坐标系下坐标；

步骤7：对步骤6得到的点坐标，控制机械臂末端工具移动到该位置，完成铸件定位。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的铸件定位方法，其特征在于，步骤2利用训练好的SSD网络处理原始铸件图像，得到目标检测结果包括以下具体步骤：

步骤21：利用训练样本对SSD网络进行训练学习后得到目标检测模型；

步骤22：将原始铸件输入图像目标检测模型，得到目标检测效果图。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的铸件定位方法，其特征在于，所述SSD网络由将VGG16的Fc6、Fc7层转化为卷积层，去掉了Dropout层和Fc8，并且在Fc7层后新增了4个卷积层构成。

4.根据权利要求1所述的基于视觉的铸件定位方法，其特征在于，对铸件图像进行二值化和形态学操作，得到处理后的图像，具体处理过程为：

步骤31：根据目标检测结果，将铸件图像中背景区域置为黑色，得到处理后的图像；

步骤32：对步骤31得到的图像进行形态学操作。

5.根据权利要求1所述的基于视觉的铸件定位方法，其特征在于，采用三点拟合圆算法进行圆拟合。