[发明专利]一种基于3D相机的圆柱体物料对接方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于3D相机的圆柱体物料对接方法及装置，该方法包括：通过两个3D相机采集圆柱体物料截面的三维点云数据，其中所述两个3D相机分别布置在圆柱体物料的两侧，所述两个3D相机的视野覆盖所述圆柱体物料的整个截面；根据3D相机坐标系和自主移动机器人坐标系的转换关系，将所述三维点云数据转换到自主移动机器人坐标系下；转换后对所述三维点云数据进行预处理；对预处理后的三维点云数据进行分割处理，获取得到圆柱体物料中心区域的点云，对所述点云进行拟合，得到几何圆柱体；根据所述几何圆柱体，得到几何圆柱体的圆心位置和轴线位置；将所述圆心位置和轴线位置发送给自主移动机器人，通过自主移动机器人的运动控制实现对接的过程。

技术领域

本申请涉及自动化、智能化技术领域，尤其涉及一种基于3D相机的圆柱体物料对接方法及装置。

背景技术

随着我国人口红利的逐渐消失，人力成本逐渐成为生产制造企业的一大负担。在当前的许多制造业的生产线上，自动化、智能化的程度还较低，一些较重物料的搬运、上下料、对准等作业依旧依靠人工来完成，这方面的人力成本也在逐年提升。除此之外，人工作业还有疲劳、易出错、效率低等缺陷。所以，在制造业领域，自动化、智能化的机器换人需求越来越迫切。

在一些生产制造领域，如印刷、造纸、新能源、汽车制造等行业，存在一些卷轴原料，体积和重量都较大，有些重达一吨甚至更重，形状基本属于圆柱体或类圆柱体。在上料的过程中，需要人工或使用叉车将物料抬起，并准确的防止在指定的托台上，再由机械夹取。由于机械的执行精度和固定性的要求，人工往往需要花较大的力气和较长的时间完成对接作业。目前行业内并未自动对齐圆柱体物料的方案，造成了效率低、速度慢、容易出危险等情况。在这些场景下，对自动化、智能化的需求更高。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种基于3D相机的圆柱体物料对接方法及装置，以解决相关技术中存在的效率低、速度慢、容易出危险的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于3D相机的圆柱体物料对接方法，所述圆柱体物料承载在自主移动机器人上，其特征在于，该方法包括：

采集步骤，用于通过两个3D相机采集圆柱体物料截面的三维点云数据，其中所述两个3D相机分别布置在圆柱体物料的两侧，所述两个3D相机的视野覆盖所述圆柱体物料的整个截面，所述截面包括物料和圆孔部分；

坐标转换步骤，用于根据3D相机坐标系和自主移动机器人坐标系的转换关系，将所述三维点云数据转换到自主移动机器人坐标系下；

预处理步骤，用于转换后对所述三维点云数据进行预处理；

分割拟合步骤，用于对预处理后的三维点云数据进行分割处理，获取得到圆柱体物料中心区域的点云，对所述点云进行拟合，得到几何圆柱体；

计算步骤，用于根据所述几何圆柱体，得到几何圆柱体的圆心位置和轴线位置；

控制步骤，用于将所述圆心位置和轴线位置发送给自主移动机器人，通过自主移动机器人的运动控制实现对接的过程。

进一步地，所述两个3D相机分别布置在圆柱体物料的两侧，所述两个3D相机的视野覆盖所述圆柱体物料的整个截面，包括：

在圆柱体物料两侧的外部偏下方安装3D相机，3D相机的镜头分别朝向圆柱体物料的底部外边缘，保证3D相机能采集到圆柱体物料的中心和底部弧面数据。

进一步地，所述3D相机是指除二维图像之外，还能获取场景深度信息的传感器。

进一步地，所述3D相机拍摄圆柱形物料时，3D相机会同时获取到圆柱体物料截面的信息和底部信息，其中底部信息用来辅助定位，大致确定圆柱体物料中心的上下位置；截面信息则用于进行精确定位，获得圆柱体物料中心精准的3D位置信息。

进一步地，3D相机坐标系和自主移动机器人坐标系的转换关系通过对3D相机和自主移动机器人进行标定获得。

进一步地，对所述三维点云数据进行预处理，包括：