本發(fā)明屬于機(jī)器人跟蹤定位領(lǐng)域，涉及一種用于壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位的裝置和方法。

背景技術(shù)：

近年來，特種設(shè)備數(shù)量不斷高速增長。這就對保證特種設(shè)備高質(zhì)量、高效率、高水平的檢驗檢測提出了新的挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)外大型球罐、立式儲罐等在役承壓設(shè)備的自動化檢測工藝裝備存在空白，且現(xiàn)有的檢測機(jī)器人對內(nèi)部焊縫檢測的靈活性相對不足，不能滿足需求。在使用機(jī)器人進(jìn)行焊縫檢測時，如使用x射線進(jìn)行檢測時，應(yīng)當(dāng)保證射線發(fā)射機(jī)器人與成像機(jī)器人的相對準(zhǔn)確地同步移動，以保證有效地成像。

如專利號為zl200510018933.4公開的一種檢測機(jī)器人，對于大型球罐、立式儲罐由于無法定位在被檢測物體上，無法實現(xiàn)檢測。如申請?zhí)枮?01410005169.6公開的一種儲罐焊縫x射線檢測機(jī)器人，只能夠?qū)崿F(xiàn)橫向與縱向移動，不能任意方向移動或旋轉(zhuǎn)，靈活性不足，且需要額外的部件來輔助以實現(xiàn)機(jī)器人的移動與定位。

由于機(jī)器人處于位子不斷變化狀態(tài)，機(jī)器人定位跟蹤一直是比較困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種實現(xiàn)機(jī)器人在壁面雙側(cè)同步定位，精度高、定位準(zhǔn)確的用于壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位的裝置。本發(fā)明同時提供一種壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的用于壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位的裝置，包括第一視覺定位系統(tǒng)、第二視覺定位系統(tǒng)、無線中繼器、通過所述無線中繼器與第一視覺定位系統(tǒng)、第二視覺定位系統(tǒng)信號連接的遠(yuǎn)端控制中心，第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)均包括可調(diào)機(jī)架、無線模塊、安裝在所述可調(diào)機(jī)架上端的工業(yè)相機(jī)、與所述工業(yè)相機(jī)和無線模塊信號連接的圖像處理器，兩個工業(yè)相機(jī)分別用以獲取所對應(yīng)壁面一側(cè)的機(jī)器人位置圖像并通過無線模塊將其發(fā)送至圖像處理器，所述圖像處理器用以處理工業(yè)相機(jī)獲取的機(jī)器人位置圖像并識別出機(jī)器人的位置坐標(biāo)，所述遠(yuǎn)端控制中心用以遠(yuǎn)程接收圖像處理器識別出并經(jīng)由無線中繼器發(fā)送的機(jī)器人的位置信息，計算兩機(jī)器人的實際位置差，并形成從動機(jī)器人的運動控制指令。

進(jìn)一步，本發(fā)明裝置中，第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)的可調(diào)機(jī)架對稱放置在壁面兩側(cè)。

進(jìn)一步，本發(fā)明裝置中，工業(yè)相機(jī)用以獲取壁面一側(cè)的帶有標(biāo)記點或標(biāo)記線的圖像，即機(jī)器人位置圖像，并發(fā)送給圖像處理器，所述圖像處理根據(jù)標(biāo)記點或標(biāo)記線的像素距離和幾何關(guān)系建立相應(yīng)的第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系，分別識別和記錄機(jī)器人標(biāo)記點在圖像中的位置變化，通過像素距離和幾何關(guān)系計算雙側(cè)機(jī)器人的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步，本發(fā)明裝置中，遠(yuǎn)程控制中心還用以將運動控制指令發(fā)送給從動機(jī)器人，使其和主動機(jī)器人位于壁面相對位置，實現(xiàn)雙車在壁面兩側(cè)位置的同步。

本發(fā)明的壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位方法，包括以下步驟：

步驟10)在壁面兩側(cè)測量定位后，以兩側(cè)壁面底端和邊緣為參考設(shè)置若干雙側(cè)對稱的標(biāo)記點或線，并進(jìn)行標(biāo)記點的實際距離測量；在兩機(jī)器人上端幾何中心設(shè)置標(biāo)記點，作為機(jī)器人位置識別標(biāo)志；

步驟20)分別在壁面兩側(cè)安裝第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)，兩個視覺定位系統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)布置在壁面兩側(cè)距離相等且對稱的位置，并把工業(yè)相機(jī)、圖像處理器、無線模塊連接；

步驟30)第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)分別獲取壁面兩側(cè)圖像，經(jīng)圖像處理器對圖像降噪濾波、二值化處理，獲取標(biāo)記點的二值化圖像；

步驟40)第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)的圖像處理器分別根據(jù)所述二值化圖像，以及標(biāo)記點的像素距離和幾何關(guān)系計算建立對應(yīng)的第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系，并根據(jù)像素距離計算機(jī)器人標(biāo)記點在兩坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；

步驟50)第一視覺定位系統(tǒng)和第二視覺定位系統(tǒng)的圖像處理器分別將壁面雙側(cè)機(jī)器人的位置坐標(biāo)發(fā)送給遠(yuǎn)端控制中心，遠(yuǎn)端控制中心根據(jù)接收的兩機(jī)器人的位置坐標(biāo)，計算兩機(jī)器人的坐標(biāo)差值，根據(jù)坐標(biāo)值和實際距離的比例關(guān)系換算成兩機(jī)器人實際位置差，然后形成從動機(jī)器人的運動控制指令發(fā)送給從動機(jī)器人；

步驟60)從動機(jī)器人根據(jù)接收的遠(yuǎn)端控制中心的運動控制指令，調(diào)整運動和主動機(jī)器人位置同步。

本發(fā)明針對壁面(墻板、金屬板、罐壁)不能穿透或利用光電效應(yīng)實現(xiàn)定位，雙側(cè)機(jī)器人同步定位困難的問題，通過圖像處理的方式進(jìn)行視覺定位，實現(xiàn)對機(jī)器人位置實時的定位和分析。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的技術(shù)方案可以實現(xiàn)在壁面(墻板、金屬板、罐壁)不能穿透或利用光電效應(yīng)實現(xiàn)定位情況下，實現(xiàn)機(jī)器人在壁面雙側(cè)的同步定位。

由于壁面無法被激光或者電磁等定位手段穿透，在壁面雙側(cè)定位方面一直存在難以定位或定位不準(zhǔn)的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案，通過視覺定位系統(tǒng)實現(xiàn)對壁面兩側(cè)機(jī)器人的位置識別，利用圖像識別和處理、坐標(biāo)計算和擬合方式獲取壁面兩側(cè)標(biāo)記點或標(biāo)記線的位置坐標(biāo)，建立兩側(cè)坐標(biāo)系并確定機(jī)器人的坐標(biāo)，并通過遠(yuǎn)程計算機(jī)計算兩側(cè)機(jī)器人的位置差值，控制從動機(jī)器人實現(xiàn)另一側(cè)主動機(jī)器人位置的實時同步。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的原理示意圖。

圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成圖。

圖3是本發(fā)明的同步定位方法的流程圖。

圖4是視覺同步定位系統(tǒng)獲得的兩側(cè)二值化圖像。

圖中有：主動機(jī)器人1、從動機(jī)器人2、無線中繼器3、第一視覺定位系統(tǒng)4、第二視覺定位系統(tǒng)5、可調(diào)機(jī)架6、工業(yè)相機(jī)7、圖像處理器8、無線模塊9、遠(yuǎn)端控制中心10、壁面標(biāo)記點11、主動機(jī)器人標(biāo)記點12、從動機(jī)器人標(biāo)記點13。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的用于壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位的裝置，包括第一視覺定位系統(tǒng)4、第二視覺定位系統(tǒng)5、無線中繼器3、通過所述無線中繼器3與第一視覺定位系統(tǒng)4、第二視覺定位系統(tǒng)5信號連接的遠(yuǎn)端控制中心10，第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5均包括可調(diào)機(jī)架6、無線模塊9、安裝在所述可調(diào)機(jī)架6上端的工業(yè)相機(jī)7、與所述工業(yè)相機(jī)7和無線模塊9信號連接的圖像處理，兩個工業(yè)相機(jī)7分別用以獲取所對應(yīng)壁面一側(cè)的機(jī)器人位置圖像并通過無線模塊9將其發(fā)送至圖像處理器8，所述圖像處理器8用以處理工業(yè)相機(jī)7獲取的機(jī)器人位置圖像并識別出機(jī)器人的位置坐標(biāo)，所述遠(yuǎn)端控制中心10用以遠(yuǎn)程接收圖像處理器8識別出并經(jīng)由無線中繼器3發(fā)送的機(jī)器人的位置信息，計算兩機(jī)器人的實際位置差，并形成從動機(jī)器人2的運動控制指令。其中，第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5的可調(diào)機(jī)架6對稱放置在壁面兩側(cè)。工業(yè)相機(jī)7用以獲取壁面一側(cè)的帶有標(biāo)記點或標(biāo)記線的圖像，即機(jī)器人位置圖像，并發(fā)送給圖像處理器8，所述圖像處理根據(jù)標(biāo)記點或標(biāo)記線的像素距離和幾何關(guān)系建立相應(yīng)的第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系，分別識別和記錄機(jī)器人標(biāo)記點在圖像中的位置變化，通過像素距離和幾何關(guān)系計算雙側(cè)機(jī)器人的位置坐標(biāo)。遠(yuǎn)程控制中心還用以將運動控制指令發(fā)送給從動機(jī)器人2，使其和主動機(jī)器人1位于壁面相對位置，實現(xiàn)雙車在壁面兩側(cè)位置的同步。

具體實施例如下：

本發(fā)明實施例為使用了兩臺永磁鐵吸附機(jī)器人，分別為主動機(jī)器人1和從動機(jī)器人2，壁面為厚度為10mm的鋼鐵金屬板，第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5均使用usb工業(yè)攝像頭、可調(diào)支架、圖像處理器8為wafer-945gse2工控主板，安裝在圖像處理器8上的usb無線網(wǎng)卡，遠(yuǎn)端控制中心10使用hpzbook15工作站，無線中繼器3采用tp-link無線路由器。在壁面兩側(cè)測量定位后，以兩側(cè)壁面底端和邊緣為參考設(shè)置三個雙側(cè)對稱的標(biāo)記點，在兩機(jī)器人上端幾何中心設(shè)置標(biāo)記點，作為機(jī)器人位置識別標(biāo)志。如圖4為第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5獲取的壁面兩側(cè)二值化圖像。

壁面雙側(cè)機(jī)器人視覺同步定位的具體流程為：

步驟10)對壁面兩側(cè)進(jìn)行標(biāo)記點的實際距離測量；

步驟20)分別在壁面兩側(cè)安裝第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5，兩個視覺定位系統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)7布置在壁面兩側(cè)距離相等且對稱的位置，并把工業(yè)相機(jī)7、圖像處理器8、無線模塊9連接；

步驟30)第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5的工業(yè)相機(jī)7分別獲取壁面兩側(cè)圖像，經(jīng)圖像處理器8對圖像降噪濾波、二值化處理，獲取標(biāo)記點的二值化圖像；

步驟40)第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5的圖像處理器8分別根據(jù)所述二值化圖像，以及標(biāo)記點的像素距離和幾何關(guān)系計算建立對應(yīng)的第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系，并根據(jù)像素距離計算機(jī)器人標(biāo)記點在兩坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；

步驟50)第一視覺定位系統(tǒng)4和第二視覺定位系統(tǒng)5的圖像處理器8分別將壁面雙側(cè)機(jī)器人的位置坐標(biāo)發(fā)送給遠(yuǎn)端控制中心10，遠(yuǎn)端控制中心10根據(jù)接收的兩機(jī)器人的位置坐標(biāo)，計算兩機(jī)器人的坐標(biāo)差值，根據(jù)坐標(biāo)值和實際距離的比例關(guān)系換算成兩機(jī)器人實際位置差，然后形成從動機(jī)器人2的運動控制指令發(fā)送給從動機(jī)器人2；

步驟60)從動機(jī)器人2根據(jù)接收的遠(yuǎn)端控制中心10的運動控制指令，調(diào)整運動和主動機(jī)器人1位置同步。

上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。