一种基于双目视觉的单层皮革涂胶控制方法

摘要

一种基于双目视觉的单层皮革涂胶控制方法，该方法采用双目相机和三轴涂胶机械臂，包括以下步骤：1)对固定的双目相机进行立体标定；2)采集单层皮革双目图像并提取其边缘轮廓；3)依据步骤2)的边缘轮廓图像进行特征提取；4)根据步骤3)的特征点进行匹配；5)根据式重投影矩阵值还原步骤4)的特征点所对应涂胶平台系的真实坐标值；6)将特征点的真实坐标值输入到三轴涂胶机械臂的涂胶坐标队列中，从而控制机械臂完成涂胶过程。本发明提升工作效率、便于集成到流水线加工、精度高、避免危害工人健康。

主权项

1.一种基于双目视觉的单层皮革涂胶控制方法，其特征在于：该方法采用双目相机和三轴涂胶机械臂，所述单层皮革涂胶控制方法包括以下步骤：1)、对固定的双目相机进行立体标定；2)、采集单层皮革双目图像并提取其边缘轮廓；3)、依据步骤2)的边缘轮廓图像进行特征提取：单层皮革边缘轮廓由有限对二维坐标点(x_i，y_i)构成的，i＝1，2，L，n表示该轮廓有n对坐标点组成；对于轮廓上任意坐标点对(x_i，y_i)，其曲率计算公式如(1)，计算所有坐标点对的曲率K_i，i＝1，2，L，n表示该轮廓有n对坐标；$K_i=\frac{\left(\frac{x_{i+1}-x_{i-1}}{2}\right){\left(\frac{y_{i+1}-y_{i-1}}{2}\right)}^2-{\left(\frac{x_{i+1}-x_{i-1}}{2}\right)}^2\left(\frac{y_{i+1}-y_{i-1}}{2}\right)}{\sqrt[3]{{[{\left(\frac{x_{i+1}-x_{i-1}}{2}\right)}^2+{\left(\frac{y_{i+1}-y_{i-1}}{2}\right)}^2]}^2}},$i＝1，2，L，n(1)其中，(x_i+1，y_i+1)为该坐标点对(x_i，y_i)的下一个坐标点对，(x_i-1，y_i-1)为该坐标点对(x_i，y_i)的上一个坐标点对。特征提取按照以下步骤：(3.1)、以计算轮廓局部曲率阈值，B为比例系数，选在[1，2]之间；(3.2)、满足K_i≥T(i)的坐标点会选入候选特征点P_i，i＝1，2，L，s＜n表示共有s个候选特征点；(3.3)、计算每个候选特征点的两条切线所形成的夹角θ_i+1：以候选特征点的点P_i为起点，P_i+1为终点，起点与终点所在线段的中点P_(i+(i+1))/2，根据公式(2)计算理论圆心同理，以P_i+1为起点，P_i+2为终点，起点与终点所在线段的中点P_{((i+1)+(i+2))/2}，通过公式(2)得其理论圆心$x_{i+1}^C=\frac{(x_{i+1}^2+y_{i+1}^2)(y_{\frac{i+(i+1)}{2}}-y_i)+(x_{\frac{i+(i+1)}{2}}^2+y_{\frac{i+(i+1)}{2}}^2)(y_i-y_{i+1})+(x_i^2+y_i^2)(y_{i+1}-y_{\frac{i+(i+1)}{2}})}{2[x_{i+1}(y_{\frac{i+(i+1)}{2}}-y_i)+x_{\frac{i+(i+1)}{2}}(y_i-y_{i+1})+x_i(y_{i+1}-y_{\frac{i+(i+1)}{2}})]},---\left(2\right)$$y_{i+1}^C=\frac{(x_{i+1}^2+y_{i+1}^2)(x_{\frac{i+(i+1)}{2}}-x_i)+(x_{\frac{i+(i+1)}{2}}^2+y_{\frac{i+(i+1)}{2}}^2)(x_i-x_{i+1})+(x_i^2+y_i^2)(x_{i+1}-x_{\frac{i+(i+1)}{2}})}{2[y_{i+1}(x_{\frac{i+(i+1)}{2}}-x_i)+y_{\frac{i+(i+1)}{2}}(x_i-x_{i+1})+y_i(x_{i+1}-x_{\frac{i+(i+1)}{2}})]}$其中，(x_i+1，y_i+1)为P_i+1坐标，为坐标，为坐标；然后以公式(3)计算P_i+1和连线与P_i+1切线的夹角及P_i+1和连线与P_i+1切线的夹角${\tau }_{i+1}^L=a\tan \frac{(y_{i+1}^C-y_{i+1})}{(x_{i+1}^C-x_{i+1})}$${\tau }_{i+1}^R=a\tan \frac{(y_{i+2}^C-y_{i+1})}{(x_{i+2}^C-x_{i+1})}---\left(3\right)$其中，θ_i+1即为两个夹角与之和；(3.4)、根据θ_i+1值判断是否是所需特征点并标记特征点之间的线段形状：如果θ_i+1大于170度则认为该特征点所处的局部轮廓曲率变化不明显，不是所需的特征点，特征点之间的线段形状为Straight；否则，该特征点是所需特征点，特征点之间的线段形状为Arc；4)、根据步骤3)的特征点进行匹配，特征匹配按照以下步骤：(4.1)、以双目图像中的左图的特征点为参照，i＝0，1，2，L，m，其中，m＜s，m表示左图有m个特征点；(4.2)、计算与双目图像中的右图对准行周围2个像素内的所有特征点的欧式距离，i＝0，1，2，L，k，其中，k＜m，k表示右图m个特征点内有k个特征点在2个像素范围内；(4.3)、取欧氏距离最小的作为与之匹配的特征点，从而确定单层皮革边缘轮廓左右图的特征点一一对应关系；5)、根据重投影矩阵还原步骤4)的特征点所对应涂胶平台系的真实坐标值；6)、将特征点的真实坐标值输入到三轴涂胶机械臂的涂胶坐标队列中，从而控制机械臂完成涂胶过程。