[发明专利]一种柔性化三维视觉引导的机器人对位系统及方法

权利要求书

1.一种柔性化三维视觉引导的机器人对位系统的对位方法，其对位系统包括机器人、三维扫描单元和特征操作单元，所述三维扫描单元和特征操作单元均靠近所述机器人设置，其特征在于：

所述机器人包括机械臂、夹取装置和机器人控制柜，所述夹取装置安装于所述机械臂的末端；

所述机器人控制柜用于控制所述机械臂的运动和夹取装置的动作，以夹取工件并控制所述机械臂的末端移动至所述三维扫描单元；

所述三维扫描单元包括第二工业相机和投影仪，所述投影仪用于向所述工件投射编码结构光，所述第二工业相机用于拍照捕获投射在所述工件表面的编码结构光并发送至所述机器人控制柜，所述机器人控制柜还用于根据所述第二工业相机的图像信息计算得到所述工件的表面形状、在所述工件表面的目标位置和目标位置的姿态信息；

所述特征操作单元设有特征操作头，所述机器人控制柜还用于根据所述工件的目标位置的姿态信息，计算实现特征操作所需的机械臂变化位姿，以驱动所述机械臂移动并通过变换位姿将所述工件的目标位置对准所述特征操作头；所述特征操作单元用于待所述工件的目标位置对准所述特征操作头后，驱动所述特征操作头执行对应的特征操作；

包括以下步骤：

夹取扫描步骤，机器人夹取工件并将工件移动至所述三维扫描单元，所述三维扫描单元对工件投射编码结构光并进行拍摄，生成投射有编码结构光的工件图像并发送至所述机器人控制柜；

工件特征提取步骤，所述机器人控制柜根据所述工件图像的图像信息计算得到所述工件的表面形状、在所述工件表面的目标位置和目标位置的姿态信息；

变化位姿生成步骤，所述机器人控制柜根据所述工件的目标位置的姿态信息，生成实现特征操作所需的机械臂变化位姿；

特征对准和操作步骤，所述机器人控制柜根据所述机械臂变化位姿驱动所述机械臂移动并通过变换位姿将所述工件的目标位置对准所述特征操作头，然后所述特征操作头执行对应的特征操作。

2.根据权利要求1所述的柔性化三维视觉引导的机器人对位系统的对位方法，其特征在于：所述机器人控制柜设有工件特征提取模块，所述工件特征提取模块用于根据所述第二工业相机拍摄的投射有编码结构光的工件图像获取所述工件的二维图像和第一深度图，然后对所述第一深度图的z轴方向进行归一化，对z轴方向归一化后的第一深度图进行边缘检测，获取包含目标位置的边缘点集的像素坐标，通过所述像素坐标一一对应获取所述目标位置的边缘点集的三维点坐标，并通过位姿计算获取所述目标位置的中心点坐标和法矢信息。

3.根据权利要求2所述的柔性化三维视觉引导的机器人对位系统的对位方法，其特征在于：所述机器人控制柜还设有变化位姿生成模块，所述变化位姿生成模块用于通过手眼标定将机械臂、三维扫描单元和特征操作头的坐标信息统一到同一个坐标系统，然后根据所述工件的目标位置的中心点坐标和法矢信息，计算出将所述工件的目标位置对准所述特征操作头所需的机械臂运动的变化位姿。

4.根据权利要求1所述的柔性化三维视觉引导的机器人对位系统的对位方法，其特征在于：所述夹取装置设有夹爪和第一工业相机；

所述第一工业相机用于对工件进行拍照后识别其位置信息，并将所述工件的位置信息发送至所述机器人控制柜，以驱动所述夹爪夹取所述工件并控制所述机械臂的末端移动至所述三维扫描单元。

5.根据权利要求2所述的柔性化三维视觉引导的机器人对位系统的对位方法，其特征在于：所述三维扫描单元还用于对执行特征操作后的工件进行拍照并将拍摄的图像信息发送至所述机器人控制柜；

所述机器人控制柜还设有质量检测模块，所述质量检测模块用于根据所述三维扫描单元拍摄的执行特征操作后的工件图像获取执行特征操作后的工件的第二深度图，通过所述第二深度图提取所述工件的特征操作区域平面信息和工件表面平面信息，分别计算所述特征操作区域平面和工件表面平面的平行度、高度及面积；

然后逐一对所述特征操作区域平面和工件表面平面之间的平行度、高度及面积进行比较并一一获得对应的差异值，判断各个所述差异值是否在对应的预设范围内：若是则判断所述执行特征操作后的工件为合格品，若不是则判断所述执行特征操作后的工件为不合格品。