一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置、控制系统及其控制方法与流程

文档序号:15464003发布日期:2018-09-18 18:52阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置,其特征在于,包括控制系统、机械臂主体(1)、末端执行器(2)、气泵(3)、试管架(4);

机械臂主体(1)包括固定在支撑平台的第一伺服电机(5)、与第一伺服电机(5)相邻的第二伺服电机(6)、与第二伺服电机(6)相连的大臂(7),与大臂(7)相连的第三伺服电机(8)、与第三伺服电机(8)相连的小臂(9);所述的第一伺服电机(5)控制机械臂的左右转动,第二伺服电机(6)控制机械臂的前后转动,第三伺服电机(8)控制末端执行器(2)的上下运动,该三个伺服电机(5、6、8)整体联动下实现末端执行器(2)在操作空间中的移动;

机械臂主体(1)通过L型工件(10)与末端执行器(2)相连;

末端执行器(2)包括注射器(11)和摄像头(12);

气泵(3)位于机械臂主体(1)后方,注射器(11)通过软管与气泵(3)相连;气泵(3)用于驱动注射器(11)吸入或者排出液体;

试管架(4)设置于机械臂主体(1)前方,多个试管矩阵式排列在试管架(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置,其特征在于,所述的多个试管的规格大小一致,按照从左至右、从上至下的顺序进行标号。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置,其特征在于,所述的摄像头(12)的轴线垂直于试管架(4)的上平面。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置,其特征在于,所述的摄像头(12)为线性摄像头。

5.一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置控制系统,其特征在于,包括视觉系统、机械臂控制系统、气泵控制系统和上位机控制系统;

视觉系统用于实现目标试管的识别和定位;

机械臂控制系统用于带动设置于机械臂主体末端的末端执行器在空间内移动;通过第一伺服电机控制机械臂左右转动,第二伺服电机控制机械臂前后转动,第三伺服电机控制末端执行器上下运动,整体联动实现末端执行器在工作空间中移动;末端执行器是化验机械臂的关键执行部件,是实现吸取和排除化验试剂的装置;

气泵控制系统用于驱动注射器吸取和排出化验试剂的装置;

上位机控制系统用于分析图像信息并结合用户的命令控制机械臂控制系统和气泵控制系统。

6.一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置控制方法,其特征在于,首先建立自动化验机械臂装置以及试管架在空间中的三维模型,然后,进行以下步骤:

步骤1.判断机械臂是否处于抬升高度,如果是则进行下一步,如果不是则使机械臂抬升至抬升高度再进行下一步;

步骤2.通过视觉处理确定目标试管位置;所述视觉处理包含:目标试管图像坐标的获取与处理、目标试管图像坐标变换为机械臂的动作坐标;

步骤3.机械臂带动注射器到达目标试管口;

步骤4.机械臂再带动注射器下降进入目标试管;

步骤5.气泵驱动注射器对目标试管进行操作;

步骤6.结束后机械臂抬升返回抬升高度。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉标定的自动化验机械臂装置控制方法,其特征在于,所述步骤2包括:

2.1.将图像灰度化:即是将彩色图像转化为黑白图;

2.2.采用阈值判别法将图像二值化;

2.3.试管架边缘的检测、轮廓的提取以及图像轮廓中心点的提取;

2.4.将像素坐标转换为物理坐标;

2.5.计算试管架相对于摄像头的旋转角θ;

2.6.计算试管架相对于摄像头的偏移量;

2.7.计算目标试管在试管架平面坐标的位置;

2.8.计算目标试管在摄像头坐标系的位置。

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