本發(fā)明涉及一種物體分揀系統(tǒng),尤其涉及一種物體自動(dòng)分揀方法及其裝置。
背景技術(shù):
物體的自動(dòng)分揀在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),可以有效提高生產(chǎn)效率,特別是在一些勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。自動(dòng)分揀系統(tǒng)/設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景包括:生產(chǎn)線的上料/下料、物流業(yè)的碼垛/裝箱、鑄造/沖壓零件的整理等等。
公開號(hào)為CN105043262A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種基于嵌入式與機(jī)器視覺的螺紋孔零件測(cè)量與分揀裝置。該裝置通過對(duì)螺紋孔進(jìn)行尺寸檢測(cè)(長(zhǎng)度、半徑等),自動(dòng)揀出不合格零件。該裝置利用機(jī)器視覺采集的圖像,通過霍夫變換來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度和半徑的檢測(cè),是一種二維尺寸檢測(cè)方法。
公開號(hào)為CN105457907A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種袋泡茶圖像采集與分揀裝置。袋泡茶在生產(chǎn)過程中,有些茶包會(huì)產(chǎn)生缺陷(夾料包、破包、皺包、斜包等等),這些缺陷會(huì)表現(xiàn)在外包裝的圖像表現(xiàn)和合格產(chǎn)品有不同。該裝置通過機(jī)器視覺檢測(cè)袋泡茶表面包裝的圖像,來剔除不合格品。該裝置主要是一種基于二維圖像比較判定的檢測(cè)方法。
公開號(hào)為CN205254978U的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種基于機(jī)器視覺識(shí)別的小型機(jī)器人分揀搬運(yùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在四軸機(jī)器人上增加機(jī)器視覺系統(tǒng),并在第四軸上連接氣抓用以抓取零件。該系統(tǒng)是基于二維機(jī)器視覺圖像的分揀系統(tǒng),在定位二維工作平面上的零件的位置后,移動(dòng)抓手到零件上方抓取零件。該系統(tǒng)適合零件鋪開擺放在工作平面,零件的被抓取方向和工作平面垂直的任務(wù)。
上述中國(guó)專利或中國(guó)專利申請(qǐng)公開的技術(shù)方案都是通過采集二維圖像,對(duì)二維圖像進(jìn)行處理分析后,然后進(jìn)行各種相關(guān)的檢測(cè)和分揀操作。當(dāng)物體混雜堆疊在一起時(shí),如果僅僅是通過采集二維圖像來對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行分析,將會(huì)造成分析精度不高的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種分析精度高、分揀簡(jiǎn)單方便的物體自動(dòng)分揀方法及其裝置。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供了一種物體自動(dòng)分揀方法,包括:
信息采集步驟,采集目標(biāo)物體的幾何/曲面特征和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征;
信息傳輸步驟,將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征數(shù)據(jù)傳輸至控制器;
分析匹配步驟,控制器將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征與整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征進(jìn)行匹配;
若匹配成功,控制器控制分揀設(shè)備抓取目標(biāo)物體移動(dòng)到指定位置,然后重復(fù)上述步驟直至匹配不成功或收到中止信號(hào);
若匹配不成功,則進(jìn)行信息采集步驟。
在對(duì)混雜堆疊的物體進(jìn)行分揀時(shí),采用上述技術(shù)方案,先采集目標(biāo)物體和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征,然后將目標(biāo)目標(biāo)物體的幾何/曲面特征在待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征中進(jìn)行比對(duì),由于幾何/曲面特征是三維特征,使得控制器在分析匹配時(shí)精度更高;同時(shí),更換不同目標(biāo)物體的幾何/曲面特征,就能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種目標(biāo)物體的分揀,方便快捷。
進(jìn)一步的,為了方便且快速地收集目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征,信息采集步驟中,采用立體相機(jī)分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,獲取具有目標(biāo)物體幾何/曲面特征的照片,以及獲取具有待揀空間中的所有物體幾何/曲面特征的照片。
進(jìn)一步的,為了方便且快速地收集目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征,信息采集步驟中,采用人工導(dǎo)入幾何模型的方式獲取目標(biāo)物體的幾何/曲面特征;采用立體相機(jī)對(duì)待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,以獲取具有待揀空間中的所有物體幾何/曲面特征的照片。
進(jìn)一步的,為了便于將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征與待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征進(jìn)行比對(duì),信息傳輸步驟與信息匹配步驟之間,還包括信息轉(zhuǎn)換步驟,具體過程為,控制器將立體相機(jī)拍攝的目標(biāo)物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將立體相機(jī)拍攝的待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖;或者,控制器將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將立體相機(jī)拍攝的待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖。
進(jìn)一步的,為了方便且快速地從待揀空間中的所有物體中找出目標(biāo)物體,分析匹配步驟中,控制器將目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖在待揀空間的所有物體的坐標(biāo)點(diǎn)云圖中進(jìn)行搜索匹配,找出目標(biāo)物體。
本發(fā)明還提供了一種物體自動(dòng)分揀裝置,包括:
信息采集模塊,用于采集目標(biāo)物體的幾何/曲面特征和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征;
信息傳輸模塊,用于將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征數(shù)據(jù)傳輸至控制器;
分析匹配模塊,設(shè)于控制器中,用于將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征與整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征進(jìn)行匹配;
若匹配成功,控制器控制分揀設(shè)備抓取目標(biāo)物體移動(dòng)到指定位置,然后重復(fù)上述步驟直至匹配不成功或收到中止信號(hào);
若匹配不成功,則信息采集模塊重新采集目標(biāo)物體的幾何/曲面特征和整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征。
進(jìn)一步的,所述信息采集模塊包括立體相機(jī);所述立體相機(jī)分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,獲取具有目標(biāo)物體幾何/曲面特征的照片,以及獲取具有待揀空間中的所有物體幾何/曲面特征的照片。
進(jìn)一步的,所述信息采集模塊包括立體相機(jī);所述信息采集模塊包括立體相機(jī);所述立體相機(jī)對(duì)待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,以獲取具有待揀空間中的所有物體幾何/曲面特征的照片;獲取目標(biāo)物體的幾何/曲面特征則采用人工導(dǎo)入幾何模型的方式。
進(jìn)一步的,還包括設(shè)于控制器內(nèi)的信息轉(zhuǎn)換模塊,用于將所述立體相機(jī)拍攝的目標(biāo)物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖;或者,用于將目標(biāo)物體的幾何/曲面特征轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將所述立體相機(jī)拍攝的待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖。
進(jìn)一步的,所述分析匹配模塊,用于將目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖在待揀空間的所有物體的坐標(biāo)點(diǎn)云圖中進(jìn)行搜索匹配,找出目標(biāo)物體。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種物體自動(dòng)分揀方法具體實(shí)施例的流程圖;
圖2為本發(fā)明一種物體自動(dòng)分揀裝置具體實(shí)施例的框圖。
附圖標(biāo)記
10 信息采集模塊 11 立體相機(jī)
20 信息傳輸模塊 30 控制器
31 信息轉(zhuǎn)換模塊 32 分析匹配模塊
40 分揀設(shè)備
具體實(shí)施方式
為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步介紹和說明,但不局限于此。
實(shí)施例1
如圖1所示,一種物體自動(dòng)分揀方法,包括:
信息采集步驟,采用立體相機(jī)分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,獲取具有目標(biāo)物體幾何/曲面特征的照片,以及獲取具有待揀空間中的所有物體幾何/曲面特征的照片;
信息傳輸步驟,將立體相機(jī)分別拍攝目標(biāo)物體和整個(gè)待揀空間的所有物體的具有幾何/曲面特征的照片傳輸至控制器;
信息轉(zhuǎn)換步驟,控制器將立體相機(jī)拍攝的目標(biāo)物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將立體相機(jī)拍攝的待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖;
分析匹配步驟,控制器將目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖在待揀空間的所有物體的坐標(biāo)點(diǎn)云圖中進(jìn)行搜索匹配,找出目標(biāo)物體;
若匹配成功,控制器控制分揀設(shè)備抓取目標(biāo)物體移動(dòng)到指定位置,然后重復(fù)上述步驟直至匹配不成功或收到中止信號(hào);
若匹配不成功,則進(jìn)行信息采集步驟。
進(jìn)一步的,在其他實(shí)施例中,信息采集步驟中,采用人工導(dǎo)入幾何模型的方式獲取目標(biāo)物體的幾何/曲面特征;同時(shí),在信息轉(zhuǎn)換步驟中,控制器根據(jù)導(dǎo)入的幾何模型建立目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖。
實(shí)施例2
如圖2所示,一種物體自動(dòng)分揀裝置,包括:
信息采集模塊10,包括立體相機(jī)11;立體相機(jī)11分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,以獲取目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征的照片;
信息傳輸模塊20,用于將立體相機(jī)11拍攝的具有目標(biāo)物體的幾何/曲面特征的照片和具有整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征的照片傳輸至控制器30;
信息轉(zhuǎn)換模塊31,設(shè)于控制器30內(nèi),用于將立體相機(jī)11拍攝的目標(biāo)物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖;
分析匹配模塊32,設(shè)于控制器30中,用于將目標(biāo)物體的三維點(diǎn)圖在待揀空間中的所有物體的三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖中進(jìn)行匹配分析;
若匹配成功,控制器30控制分揀設(shè)備40抓取目標(biāo)物體移動(dòng)到指定位置,然后重復(fù)上述步驟直至匹配不成功或收到中止信號(hào);
若匹配不成功,立體相機(jī)11重新分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,重新獲取目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征的照片。
進(jìn)一步的,在其他實(shí)施例中,還可以采用在控制器30中人工導(dǎo)入幾何模型的方式獲取目標(biāo)物體的幾何/曲面特征;同時(shí),信息轉(zhuǎn)換模塊31根據(jù)導(dǎo)入的幾何模型建立目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖。
實(shí)施例3
如圖2所示,一種物體自動(dòng)分揀裝置,包括:
信息采集模塊10,包括立體相機(jī)11,立體相機(jī)11為帶光輔助照明結(jié)構(gòu)的雙目視覺立體相機(jī),對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,利用左右鏡頭返回的圖像的位置偏移來計(jì)算深度信息,以獲取目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征。
信息傳輸模塊20,用于將雙目視覺立體相機(jī)拍攝的具有目標(biāo)物體的幾何/曲面特征的照片和具有整個(gè)待揀空間的所有物體的幾何/曲面特征的照片傳輸至控制器30;
信息轉(zhuǎn)換模塊31,為機(jī)器視覺處理電腦,通過以太網(wǎng)與雙目視覺立體相機(jī)和控制器30相連;
機(jī)器視覺處理電腦將雙目視覺立體相機(jī)拍攝的目標(biāo)物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)圖,將待揀空間中的所有物體的照片轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖;
分析匹配模塊32,設(shè)于控制器30中,根據(jù)待揀物體的幾何/曲面特征,通過搜索匹配三維坐標(biāo)點(diǎn)云圖,分析匹配模塊32識(shí)別出一組待揀物體的個(gè)體,包括它們?cè)谌S空間中的坐標(biāo)和姿態(tài)值;
若匹配成功,控制器30控制分揀設(shè)備40抓取目標(biāo)物體移動(dòng)到指定位置,然后重復(fù)上述步驟直至匹配不成功或收到中止信號(hào);同時(shí),在這一組個(gè)體中,根據(jù)一定的揀取優(yōu)先次序,控制器30決定下一個(gè)即將被揀取的個(gè)體;
若匹配不成功,雙目視覺立體相機(jī)重新分別對(duì)目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體進(jìn)行拍照,重新獲取目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征的照片。
其中,分揀設(shè)備40為六軸機(jī)器人,可以在其任務(wù)空間內(nèi)根據(jù)需要調(diào)整到相應(yīng)的位置和姿態(tài),通過以太網(wǎng)與機(jī)器視覺處理電腦和控制器30相連。
進(jìn)一步的,在其他實(shí)施例中,還可以采用在控制器30中人工導(dǎo)入幾何模型的方式獲取目標(biāo)物體的幾何/曲面特征;同時(shí),信息轉(zhuǎn)換模塊31根據(jù)導(dǎo)入的幾何模型建立目標(biāo)物體的坐標(biāo)點(diǎn)圖。
進(jìn)一步的,在其他實(shí)施例中,立體相機(jī)采用線掃激光立體相機(jī),線掃激光利用不同高程對(duì)激光的反射角度的差異來計(jì)算深度信息,從而獲取目標(biāo)物體和待揀空間中的所有物體的幾何/曲面特征。
上述僅以實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,以便于讀者更容易理解,但不代表本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此,任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造,均受本發(fā)明的保護(hù)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。