[发明专利]一种并联机器人视觉伺服系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种并联机器人视觉伺服系统及控制方法，并联机器人(2)上端安装在机架上，且位于传送装置(1)的上方，固定摄像机(3)设置在机架上，移动摄像机(4)安装在并联机器人(2)的下端，目标物体在传送装置(1)的带动下进入固定摄像机(3)的视野，固定摄像机(3)将拍摄的移动摄像机(4)和待抓取的目标物体的图像发送到控制器(5)，控制器(5)根据采集图像进行视觉伺服控制。本发明能够保证摄像机足够的视野，且不会因为遮挡造成视觉伺服失败，控制器通过实时切换，不会因为切换时存在的时间差造成视觉伺服失败。

技术领域

本发明涉及一种并联机器人视觉伺服系统及控制方法，属于机器视觉技术领域。

背景技术

随着我国制造业的快速发展，食品、医疗、电子、轻工业等行业对可以实现快速分拣、包装、检测的并联机器人产品有了越来越大的需求，用其替代人工操作，极大的提高了生产效率。

在各行业中对并联机器人的工作精度要求越来越高，传统的机器视觉定位中，摄像机和并联机器人仅通过发送某一时刻的坐标，通过传送带编码器进行计算，完成定位操作。其中摄像机和并联机器人相互独立进行工作，是一个开环系统，很容易由外界干扰形成误差，导致定位失败。视觉伺服很好的解决上述问题，视觉伺服实时获取目标位置进行反馈，能够保证不会因外界干扰造成失败，故引入视觉伺服进行并联机器人控制。但传统的摄像机在并联机器人末端视觉伺服能够获得目标的准确信息，但只能获取很小的拍摄空间，严重影响了并联机器人的工作范围，降低其工作效率；传统的摄像机固定视觉伺服可以保证并联机器人的工作范围，但是其目标的信息不够准确，且由于并联机器人的移动会遮挡目标导致定位不准确。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种并联机器人视觉伺服系统及控制方法，能够保证摄像机足够的视野，且不会因为遮挡造成视觉伺服失败。

为解决上述技术问题，本发明的一种并联机器人视觉伺服系统，并联机器人2上端安装在机架上，且位于传送装置1的上方，固定摄像机3设置在机架上，移动摄像机4安装在并联机器人2的下端，目标物体在传送装置1的带动下进入固定摄像机3的视野，固定摄像机3将拍摄的移动摄像机4和待抓取的目标物体的图像发送到控制器5，控制器5根据采集图像进行视觉伺服控制。

本发明还包括一种采用上述并联机器人视觉伺服系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：待抓取的目标物体在传送装置的带动下进入固定摄像机的视野，固定摄像机将拍摄的移动摄像机和待抓取的目标物体的图像发送到控制器；

步骤2：控制器对接收的图像根据颜色和边缘信息的融合进行分割获得移动摄像机和目标物体的轮廓矩，通过轮廓矩获取移动摄像机的质心位置和待抓取目标物体的质心位置；

步骤3：基于高斯牛顿法和Levenberg-Marquardt算法得到视觉伺服算法，通过视觉伺服算法计算得到并联机器人运行的关节角度，控制器根据得到的关节角度向并联机器人输出控制信号控制并联机器人移动使移动摄像机的质心位置向待抓取目标物体的质心位置靠近；

步骤4：控制器读取移动摄像机拍摄的待抓取目标物体的图像，然后采用混合视觉伺服方法计算当前目标物体图像和期望图像的单应性矩阵，并对单应性矩阵分解获得对应并联机器人下端的旋转运动和平移运动的旋转矩阵和平移矩阵，所述期望图像为预先将目标物体放在移动摄像机正下方采用移动摄像机拍摄的目标物体图像，然后向并联机器人输出旋转运动和平移运动控制信号使得并联机器人质心不断向待抓取目标物体的质心位置靠近直至两者同心；

步骤5：根据固定摄像机拍摄的图片，采用成像几何对目标物体的高度Z进行计算，控制器将得到的高度Z信号输出给并联机器人；