隨著工業生產中對自動化的要求越來越高,視覺技術已被廣泛引入工業機器人行業,具備視覺的工業機器人能更快、更準、更靈活地完成定位抓取、對位組裝等。基于圖像分析的視覺技術在機器人引導相關應用中的主要作用是獲取對象物(待抓取物體)和目標物(待組裝物體)的坐標位置和角度,并將圖像坐標轉換為機器人能識別的機器人坐標,指導機器人進行糾偏和組裝。因此,手眼標定和定位引導是機器視覺在機器人引導中應用的的核心。
手眼標定原理
原理:所謂手眼標定,即將手(機械手)和眼(攝像機)的坐標系統一起來,解決相機與機械手之間的坐標轉換關系,讓機械手能抓取到攝像機定位的目標。
從一個坐標系XOY到另一個坐標系X’O’Y’,可以看做是XOY經過平移、旋轉、縮放等效到另一個坐標系X’O’Y’。
其轉換關系如下所示:
上述矩陣準確描述了兩個坐標系之間的關系,其中fx, fy分別是X方向和Y方向的縮放尺度,a, b分別是X方向和Y方向的平移量, θ是坐標系的旋轉角度。
手眼標定流程
求解標定的轉換公式只需要三組以上兩個坐標系的對應點,所以在視覺應用中一般采用N點標定算法來實現手眼標定。
定位引導
在機器視覺與機器人相結合的應用中,機器人引導定位為普遍。此類場景下,大致可分為單相機抓取定位引導、單相機糾偏引導、上下相機貼合定位引導。
上圖即為單相機定位引導的場景,相機即可安裝于機器人上,也可固定于機臺上。通過相機拍攝傳送的來料,對其進行定位以便機器人根據定位信息抓取來料,如此可降低對工位間傳送機構的準確性要求,確保抓取位置的一致性。