本發(fā)明涉及搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及組料垛位自動(dòng)檢測(cè)方法，即組料相對(duì)于搬運(yùn)機(jī)器人基坐標(biāo)系的位置標(biāo)定。

背景技術(shù)：

在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，可將視覺(CCD相機(jī)或者COMS相機(jī))傳感器安裝在機(jī)械人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，用來測(cè)量組料的空間位置、形狀等三維或二維信息用于獲取組料的位置、形狀、空間分布等信息。當(dāng)將視覺傳感器用于組料的信息檢測(cè)時(shí)，需要進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定、圖像采集、特征提取、立體匹配、3D信息恢復(fù)、后處理等過程，會(huì)耗時(shí)很多并需要專用的攝像機(jī)、圖像采集卡、高速運(yùn)算模塊和CPU模塊等或集成一體的智能工業(yè)相機(jī)，針對(duì)不同的組料都需要重新標(biāo)定，光照條件引入的誤差也不可忽視。同時(shí)，當(dāng)組料尺寸較大時(shí)，可能由于圖像失真、像素分辨低等原因，影響最終的測(cè)量精度。

中國(guó)專利CN201420343094公開了一種車身外覆蓋件視覺檢測(cè)自動(dòng)定位裝置，整個(gè)裝置中用到了4個(gè)攝像機(jī)，通過此種視覺檢測(cè)方式，能夠得到較為全面的組料信息，適用范圍比較廣泛。但針對(duì)一些特定情況，例如只需測(cè)定少量參數(shù)時(shí)，這種檢測(cè)方式成本高、整個(gè)過程耗時(shí)長(zhǎng)，如針對(duì)不同尺寸的組料需要重新標(biāo)定。

中國(guó)專利CN201310678018公開了一種基于SURF算法進(jìn)行定位的方法及機(jī)器人，提供了一種采用SURF作為單目視覺SLAM的特征檢測(cè)算子，分別從感興趣點(diǎn)的檢測(cè)、SURF描述子的生成及SURF點(diǎn)匹配等三個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，提出了基于區(qū)域增長(zhǎng)的SURF特征匹配方法完成機(jī)器人的同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建，使得在SURF描述子匹配過程中，某一描述子僅與最可能與之匹配的描述子進(jìn)行比對(duì)，從而顯著的減少了單目視覺SLAM問題中的比對(duì)次數(shù)，提高了匹配速度。從中可知視覺檢測(cè)效果及實(shí) 現(xiàn)一定程度依賴于軟件的復(fù)雜底層算法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種組料垛位自動(dòng)檢測(cè)方法，通過在搬運(yùn)機(jī)器人端拾器上安裝光電開關(guān)檢測(cè)組料位置，用于組料的位置檢測(cè)及其確認(rèn)，以此提高搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)堆垛的作業(yè)精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

組料垛位自動(dòng)檢測(cè)方法，其包括：

a)對(duì)應(yīng)組料垛位的搬運(yùn)機(jī)器人末端法蘭上安裝的端拾器上安裝一個(gè)用于端拾器與組料之間限定高度距離測(cè)量的測(cè)距傳感器和兩個(gè)用于檢測(cè)組料的X、Y方向的邊部位置并產(chǎn)生輸出信號(hào)的光電開關(guān)，X、Y方向兩個(gè)光電開關(guān)相對(duì)于搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP(Tool Centre Position)的位置固定；為了限定組料在組料垛位的位置，在組料垛位的X、Y方向分別做限定標(biāo)記線X_lim1、X_lim2和Y_lim1、Y_lim2，每次作業(yè)前需將組料運(yùn)輸至垛位限定標(biāo)記線內(nèi)；對(duì)測(cè)距傳感器設(shè)定其觸發(fā)高度H₁，即距離測(cè)距傳感器光束正下方H₁有物體時(shí)，測(cè)距傳感器將輸出信號(hào)；在搬運(yùn)機(jī)器人控制器內(nèi)設(shè)置組料邊部檢測(cè)的高度值H₂(H₂<H₁)；

b)搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器按預(yù)設(shè)位置到達(dá)組料正上方，垂直下降，一旦到達(dá)測(cè)距傳感器的限定高度時(shí)H₁，轉(zhuǎn)入步驟(c)；

c)為了提高搬運(yùn)機(jī)器人對(duì)組料X、Y邊部位置的測(cè)量精度，搬運(yùn)機(jī)器人末端端拾器繼續(xù)垂直下降至限定高度H₂，以下測(cè)量過程搬運(yùn)機(jī)器人末端高度保持在限定高度H₂進(jìn)行；

d)搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器到達(dá)組料垛位限定標(biāo)記線X_lim1位置，沿Y軸方向移動(dòng)，直至X方向光電開關(guān)第一次掃描到組料X方向邊部(此時(shí)光電開關(guān)光束將會(huì)被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號(hào))，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人控制器內(nèi)部將記錄此時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP位置值(X₁，Y₁)，結(jié)合X方向光電開關(guān)與工具中心點(diǎn)TCP的相對(duì)位置關(guān)系可求得此時(shí)X方向光電開關(guān)的位置值(X′₁，Y′₁)，此值同時(shí)也是組料X方向邊部一點(diǎn)的水平面內(nèi)的坐標(biāo) 值，然后搬運(yùn)機(jī)器人將攜帶端拾器沿Y軸方向回到X_lim1位置；

e)搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器沿標(biāo)記線X_lim1方向移動(dòng)規(guī)定距離L₁，再次沿Y軸方向移動(dòng)，直至X方向光電開關(guān)再次掃描到組料X方向邊部(此時(shí)光電開關(guān)光束將會(huì)被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號(hào))，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人控制器內(nèi)部將記錄此時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP位置值(X₂，Y₂)，結(jié)合X方向光電開關(guān)與工具中心點(diǎn)TCP的相對(duì)位置關(guān)系可求得此時(shí)光電開關(guān)的位置值(X′₂，Y′₂)此值同時(shí)也是組料X方向邊部一點(diǎn)的水平面內(nèi)的坐標(biāo)值，然后搬運(yùn)機(jī)器人將攜帶端拾器沿Y軸方向回到X_lim1位置；

f)搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器沿標(biāo)記線X_lim1方向移動(dòng)規(guī)定距離L₂，沿X軸反方向移動(dòng)，直至Y方向光電開關(guān)掃描到組料Y方向邊部(此時(shí)光電開關(guān)光束將會(huì)被組料遮擋并產(chǎn)生輸出信號(hào))，在光電開關(guān)產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人控制器內(nèi)部將記錄此時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP位置值(X₃，Y₃)，結(jié)合Y方向光電開關(guān)與工具中心點(diǎn)TCP的相對(duì)位置關(guān)系可求得此時(shí)Y方向光電開關(guān)的位置值(X′₃，Y′₃)，此值同時(shí)也是組料X方向邊部一點(diǎn)的水平面內(nèi)的坐標(biāo)值，然后搬運(yùn)機(jī)器人將攜帶端拾器沿X軸方向回到Y(jié)_lim1位置；

g)通過以上獲得組料邊部的X方向兩點(diǎn)數(shù)據(jù)(X′₁，Y′₁)、(X′₂，Y′₂)和Y方向一點(diǎn)數(shù)據(jù)(X′₃，Y′₃)可以求得在搬運(yùn)機(jī)器人基坐標(biāo)系下組料長(zhǎng)邊所在直線的斜率和組料被測(cè)長(zhǎng)邊寬邊交點(diǎn)的位置，與已知組料長(zhǎng)度l和寬度w進(jìn)而可以求得在半月板機(jī)器人基坐標(biāo)系下的組料中心位置和組料偏轉(zhuǎn)角度的具體數(shù)值，從而修正搬運(yùn)機(jī)器人末端端拾器位置，進(jìn)行精確組料搬運(yùn)作業(yè)；

h)測(cè)量完畢后搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器回到待機(jī)位。

在本發(fā)明方法中：

在端拾器X、Y二個(gè)方向各設(shè)置一個(gè)光電開關(guān)用于組料的邊部位置檢測(cè)，其中光電開關(guān)的測(cè)量方向、發(fā)射接收方向與測(cè)量邊垂直；為了保證測(cè)量精度和測(cè)量過程的安全性，在搬運(yùn)機(jī)器人末端端拾器上安裝測(cè)距傳感器，其中測(cè)距傳感器的測(cè)量方向、發(fā)射接收方向與組料水平面垂直，此測(cè)距傳感器在測(cè)量到規(guī)定距離時(shí)會(huì)觸發(fā)一輸出信號(hào)。傳感器的位置固定，且 每組組料只需標(biāo)定一次即可。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明通過在端拾器的X、Y二個(gè)方向固定光電開關(guān)，對(duì)每一組組料進(jìn)行一次測(cè)量，即可獲得組料在搬運(yùn)機(jī)器人基坐標(biāo)系的位置。使用這種方法，搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)堆垛作業(yè)可靠性、作業(yè)精度更高且過程更為方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明X、Y方向光電開關(guān)和測(cè)距傳感器的布置示意圖。

圖2為本發(fā)明組料原垛垛位臺(tái)面標(biāo)線和組料的相對(duì)位置關(guān)系圖。

圖3～圖18為本發(fā)明測(cè)量過程示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2，本發(fā)明在端拾器1的中間位置安裝一個(gè)測(cè)距傳感器2用于測(cè)量端拾器與組料之間的距離，并在X、Y二個(gè)方向各布置一個(gè)光電開關(guān)3和光電開關(guān)4用于組料100的邊部檢測(cè)；搬運(yùn)機(jī)器人攜帶端拾器1在測(cè)距傳感器2的測(cè)量規(guī)定高度下并在組料100的X、Y二個(gè)方向分別運(yùn)動(dòng)，光電開關(guān)3、4的測(cè)量方向、發(fā)射接收方向與組料邊部垂直，測(cè)距傳感器2的測(cè)量方向、發(fā)射接收方向與組料的上表面垂直，通過測(cè)量獲得組料X方向和Y方向的不同點(diǎn)的坐標(biāo)值，以此計(jì)算獲得組料100的位置。

在測(cè)量實(shí)施之前應(yīng)首先在組料的堆垛臺(tái)面200用標(biāo)記筆等作出四條標(biāo)記線，具體的位置參見圖2。

參見圖3～圖18，本發(fā)明的測(cè)量過程，包括：

首先，X方向光電開關(guān)3在組料100的X方向上沿Y軸方向相距L₁的兩個(gè)位置分別做往返運(yùn)動(dòng)，在往返運(yùn)動(dòng)過程中，光電開關(guān)一旦檢測(cè)到其垂直下方有組料時(shí)，光電開關(guān)的發(fā)射光束將會(huì)被阻擋，此時(shí)光電開關(guān)將會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)，在光電開關(guān)的產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人控制器將會(huì)記錄此時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP位置值(X₁，Y₁)和(X₂，Y₂)，并通過光電開關(guān)3與工具中心點(diǎn)TCP的相對(duì)位置可求得光電開關(guān)3輸出信號(hào)時(shí)的光電開關(guān)的其水平面內(nèi)的位置即產(chǎn)生信號(hào)的組料邊部X方向兩點(diǎn)的坐標(biāo)(X′₁，Y′₁)和(X′₂，Y′₂)，從而可以求得在搬運(yùn)機(jī)器人基坐標(biāo)系下 的組料100沿X方向的邊部所在直線的代數(shù)表達(dá)式。

然后，Y方向光電開關(guān)4在組料100的Y方向上沿X軸方向做一次往返運(yùn)動(dòng)，光電開關(guān)一旦檢測(cè)到其垂直下方有組料時(shí)，光電開關(guān)的發(fā)射光束將會(huì)被阻擋，此時(shí)光電開關(guān)將會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)，在光電開關(guān)的產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人控制器將會(huì)記錄此時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人末端工具中心點(diǎn)TCP位置值(X₃，Y₃)，并通過Y方向光電開關(guān)4與工具中心點(diǎn)TCP的相對(duì)位置求得觸發(fā)信號(hào)時(shí)光電開關(guān)的位置值同時(shí)也是產(chǎn)生信號(hào)的組料100沿Y方向邊部一點(diǎn)的坐標(biāo)(X′₃，Y′₃)。

以上獲得的同一平面不共線的組料邊部上的三點(diǎn)(參見圖18)可以確定組料在搬運(yùn)機(jī)器人基坐標(biāo)系的具體位置。