[发明专利]一种基于视觉的工业螺钉机器人切换工位的方法

说明书

本发明公开了基于视觉的螺钉装配机器人快速切换工位的方法，包括：相机标定参数的获取与切换，获取相机标定参数，针对不同工位或任务进行相机标定，并对相机标定参数进行保存，从而获得螺钉机器人在不同工位下，相机像素坐标空间到物理坐标空间的转换关系；图像模板的选定及切换，对不同的工作任务建立不同的模板图像，使得螺钉机器人可通过快速切换图像模板，适应不同的工作任务；逻辑位置关系快速切换，根据上述两个步骤得到的数据，对具体工位上的作业逻辑进行快速切换。本发明的方法中，当螺钉机器人发生工位切换时，只需完成相机标定参数、图像模板、集合逻辑关系的快速切换，即可适应新工位的任务，不需要人工再对其进行单独编程配置。

技术领域

本发明涉及螺钉装配机器人技术领域，特别涉及一种基于视觉的工业螺钉机器人切换工位的方法。

背景技术

工业螺钉装配机器人用于生产线上家电和各类电器背板和主板螺孔的自动旋拧，其工作节拍迅速，可以有效提高产品的生产效率。但不同流水线上产品的螺钉孔位大小、位置、形状各不相同，需要专业人员对不同工作流水线的螺钉装配机器人进行单独编程配置，这种方式不利于螺钉装配机器人的快速部署，降低了螺钉装配机器人的任务灵活性。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种基于视觉的工业螺钉机器人切换工位的方法，可有效解决现有螺钉机器人对不同工位(如待处理的螺孔位置、大小、形状不同)都需要单独进行人工手动编程配置而导致的任务灵活性差、无法快速切换工位和工作任务的问题。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种基于视觉的工业螺钉机器人切换工位的方法，通过机器视觉技术，对现有螺钉装配机器人进行改造，实现了螺钉装配机器人的快速任务切换，主要包括以下步骤：

相机标定参数的获取与快速切换：获取相机标定参数，即获得不同工位像素坐标系与物理坐标系的映射关系，针对不同工位或任务进行相机标定，并对相机标定参数进行保存，使得螺钉机器人可快速切换相机参数，从而适应不同的工位；

图像模板的选定及快速切换：使得螺钉装配机器人可以根据相机标定参数，读取不同的图像模板，从而使得基于视觉的螺钉机器人可以对任务目标进行定位，且通过对图像模板的快速切换，使得螺钉机器人可以快速适应不同的工位任务；

已知螺孔和待打螺孔的逻辑位置关系快速切换：即根据上述两个步骤得到的相机标定参数与螺孔定位结果，对具体工位上的作业逻辑进行快速切换。

所述相机标定参数的获取与切换流程具体包括以下步骤：

A1.相机标定参数的计算和保存：获得当前工位下的相机标定矩阵，可以为螺钉装配机器人匹配不同工位下的像素坐标与物理坐标之间的映射关系；本方案中提及的一种视觉的螺钉装配机器人快速切换工位的方法，需要将工业相机固定到螺钉装配机器人的机械手之上，使得螺钉机器人的机械手与工业相机保持刚性连接，即工业相机与螺钉装配机器人之间的空间物理关系固定不变；因此，只需要获得工业相机与任务场景之间的空间物理关系即可获得相机标定矩阵，具体包括：

A1.1制定标记图像模板，用于相机标定；工业相机与任务场景之间的相机标定矩阵需要借助模板图像进行标定，最终求得像素坐标到物理坐标的映射系数，本方案将该过程统称为相机标定，映射系数则称为相机标定参数；相机标定所使用的模板图像需要提前进行准备，通常为螺钉机器人要处理的工件表面的独特特征，以便通过相机和模板图像找到工件表面相似特征的像素坐标；

A1.2螺钉机器人第一次上电启动时，上位机给螺钉机器人控制器发送相应的控制命令；

A1.3螺钉机器人控制器根据上位机的控制命令，控制机器手按照等间距物理位置进行N点移动，整体移动框为正方形，各点物理坐标分别为(Mx1,My1),(Mx2,My2),...,(Mxn,Myn)；