[发明专利]一种基于线结构光视觉的屏风板自动上料系统及方法

权利要求书

1.一种基于线结构光视觉的屏风板自动上料方法，其特征在于，包括：

对系统进行标定；

当AGV将屏风板运输至线结构光视觉模块扫描区域时，PLC控制器控制旋转平台旋转，旋转平台上的线结构光视觉模块扫描屏风板，将扫描后的数据发送给上位机；

所述上位机处理所述线结构光视觉模块扫描的屏风板数据，将处理的结果发送给机器人；

所述机器人根据所述上位机的处理结果对屏风板进行抓取上料；

通过经纬线扫描法提取屏风板骨架点云的边界，然后使用RANSAC算法对屏风板骨架的四条边做直线拟合，接着计算屏风板骨架四个角点的空间坐标值，包括：

求出点云数据点x坐标值的最大值x_max和最小值x_min；设给定分辨率r，计算划分步长Δx＝(x_max-x_min)/r；扫描点云，统计出x坐标值在[x_min+(i-1)Δx,x_min+iΔx)范围内y坐标取最小值和最大值时的点，其中，i＝1,2,...,r；同理，沿y方向再对点云进行一次扫描，用两次扫描的结果组成点云的边界；

给定距离阈值d，使用RANSAC算法对屏风板骨架的四条边做直线拟合；

由屏风板骨架四条边所在直线的方程计算屏风板四个顶点的空间坐标；

设有两条异面直线L₁和L₂，P₀、P₁为L₁上的两点，Q₀、Q₁为L₂上的两点，a_、m为任意常数；

直线l₁和l₂的参数方程可以表示为

P＝aP₀+(1-a)P₁

Q＝mQ₀+(1-m)Q₁

其中，P和Q分别为L₁和L₂上的点；求L₁和L₂的最短距离即求解问题

min(P-Q)²

进而转化为求解超静定方程

Ax＝b

其中

A＝(P₀-P₁,Q₀-Q₁),x＝(a,-m)^T,b＝Q₁-P₁

可以求得

x＝(A^TA)^-1A^Tb

进而得到P和Q的坐标分别为(x_P,y_P,z_P)、(x_Q,y_Q,z_Q)；

最终得到L₁,L₂的交点坐标为

所述上位机处理所述线结构光视觉模块扫描的屏风板数据，包括：

引入权重系数和迭代因子的精配准，包括：

S3.4.3.1：给定原始点云P和目标点云Q，初始化变换矩阵H₀＝H^*，其中H^*为粗配准的结果，权重系数α＞1，动态迭代因子m＝0，迭代次数k＝0；

S3.4.3.2：用位姿矩阵的变化量ΔH_k来更新原始点云P；

S3.4.3.3：对原始点云P中的每个点，在目标点云Q中查找最近点，并依此对目标点集进行重新排序；

S3.4.3.4：通过求解位姿矩阵的变化量ΔH_k+1，其中p_i、q_i分别为点云P和Q上的点，n_p、n'_p分别为点云P上非感兴趣区域和感兴趣区域的点数，权重系数α＞1；

S3.4.3.5：若均方根距离误差err增加，则令m＝m+1；否则令m＝0；

S3.4.3.6：若m＞0，执行H_k+1＝ΔH_k+1·H_k，共m次以求解位姿变换矩阵；

S3.4.3.7：重复步骤S3.4.3.2-S3.4.3.6，直到均方根距离误差err小于给定值或者迭代次数k达到最大值。