一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台的制作方法

本发明涉及一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台，属于自动化控制。

背景技术：

1、随着现代工业技术的发展，自动化生产线已经在工业、农业、物流、医疗等领域广泛普及，例如流水线检测、自动化安装、自动化分类与投放、物流拆码垛等等。

2、基于机器视觉的抓放系统作为上述自动化产线中的核心和关键，一直是研究和开发的重心。实际应用中，需要针对不同的领域，不同的应用场景和工况，开发各种各样的视觉抓放系统，而众多的视觉抓放系统都有两个共同的需求，一是抓放系统研制过程中的训练和检测；二是系统上机前的验证，研制过程中的训练和检测，有助于系统研发人员快速掌握系统功能和状态，快速修正系统误差，完善系统，增强系统鲁棒性；上机前的验证，则是系统产品化之前的必经之路，任何未经检验的抓放系统不能直接应用，以免造成不可预料的损失。故此，面对众多的视觉抓放系统，亟需一种通用化实验平台，模拟抓放环境，贴近真实工作情况，辅助开发人员在研制过程中的训练、检测和上机前的验证。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台，该适用于视觉抓放系统的通用实验平台可以完成众多视觉抓放系统在研制过程中的训练、检测和上机前验证的共同需求。

2、本发明通过以下技术方案得以实现。

3、本发明提供的一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台，包括基准平台；在基准平台的端面上设有控制器和执行装置；所述执行装置上通过转接架连接有检测装置，在转接架的一侧连接有抓放装置；所述基准平台上设有以执行装置的中心为原点的毫米级xy平面坐标和半径数据标记；

4、该平台的使用过程如下：

5、①获取实际位置：将目标物放置在基准平台上，通过基准平台的平面坐标和半径数据标记读出目标物在基准平台上的平面坐标和半径，获取目标物的实际位置；

6、②获取解算位置：通过控制器运行抓放算法，抓取时，通过控制器调整执行装置的位置，使目标物进入检测装置的工作范围内，然后通过检测装置采集目标物的图像并将图像数据传输给控制器，再通过控制器运行抓取算法，解算目标物的位姿信息，最后控制器根据解算的目标物的位姿信息调整执行装置，将抓放装置插入目标物并旋转90°，锁紧并抓取目标物，获取目标物的解算位置；

7、③修正抓取算法：通过实际位置和解算位置获取视觉检测误差，通过视觉检测误差修正抓取算法，直至通过检测装置获取的解算位置与实际位置相同或视觉检测误差满足要求；

8、④获取确认位置：使用修正后的抓取算法再次锁紧并抓取目标物，获取目标物的确认位置；

9、⑤再次修正抓取算法：通过实际位置和确认位置获取机械臂控制误差，通过机械臂控制误差修正步骤③中获取的抓取算法，直至通过执行装置控制的确认位置与实际位置相同或机械臂控制误差满足要求；

10、⑥完成对目标物的抓取：放置时，在放置算法中输入需要放置的坐标，通过控制器运行放置算法并控制执行装置将目标物转运至基准平台上的指定位置，将抓放装置再次旋转90°，解锁并放置目标物。

11、所述检测装置为单个或两个视觉相机，执行装置为一台六自由度的机械臂，抓放装置为蘑菇头吊具，目标物为对接底座。

12、所述转接架包括横梁，横梁的两端连接有安装板；所述横梁的一侧通过转接法兰与执行装置连接，另一侧通过安装接口与抓放装置连接。

13、所述安装板通过锁紧螺钉与横梁连接，转接架通过转接法兰安装在执行装置的末端，检测装置通过安装板与横梁连接。

14、所述安装板上设有固定孔和弧形旋转滑槽，锁紧螺钉设置在弧形旋转滑槽内。

15、所述执行装置安装在基准平台的坐标原点处。

16、所述抓取算法为：

17、使用yolov8的深度学习模型，识别目标物的轮廓信息，然后使用approxpolydp多边形拟合算法拟合对接孔四边形，并得到四个顶点信息，最后使用pnp算法，获取抓放装置相对于目标物对接孔的位姿信息。

18、所述放置算法为：

19、使用pid控制模型并通过神经网络算法优化模型参数。

20、所述蘑菇头吊具末端和对接底座上端分别加工有5mm导向斜面。

21、所述视觉检测误差和机械臂控制误差均满足的要求为：抓放装置与目标物之间的误差小于±5mm。

22、本发明的有益效果在于：可直观通过基准平台快速获取目标物精确平面坐标和半径，通过对比快速得到实验误差，辅助修正的抓放算法，提升算法训练效率；可根据需求快速更换不同的抓放装置以适应不同的抓放目标物，提升实验平台通用性；可根据需求选择安装单个或两个视觉相机，兼容单目视觉系统和双目视觉系统；检测装置可自由调整角度，适应各种工况需求。

技术特征：

1.一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台，包括基准平台(1)，其特征在于：在基准平台(1)的端面上设有控制器(7)和执行装置(6)；所述执行装置(6)上通过转接架(2)连接有检测装置(3)，在转接架(2)的一侧连接有抓放装置(4)；所述基准平台(1)上设有以执行装置(6)的中心为原点的毫米级xy平面坐标和半径数据标记；

2.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述检测装置(3)为单个或两个视觉相机，执行装置(6)为一台六自由度的机械臂，抓放装置(4)为蘑菇头吊具，目标物(5)为对接底座。

3.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述转接架(2)包括横梁(9)，横梁(9)的两端连接有安装板(10)；所述横梁(9)的一侧通过转接法兰(8)与执行装置(6)连接，另一侧通过安装接口(12)与抓放装置(4)连接。

4.如权利要求3所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述安装板(10)通过锁紧螺钉(11)与横梁(9)连接，转接架(2)通过转接法兰(8)安装在执行装置(6)的末端，检测装置(3)通过安装板(10)与横梁(9)连接。

5.如权利要求3所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述安装板(10)上设有固定孔和弧形旋转滑槽，锁紧螺钉(11)设置在弧形旋转滑槽内。

6.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述执行装置(6)安装在基准平台(1)的坐标原点处。

7.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述抓取算法为：

8.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述放置算法为：

9.如权利要求2所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述蘑菇头吊具末端和对接底座上端分别加工有5mm导向斜面。

10.如权利要求1所述的适用于视觉抓放系统的通用实验平台，其特征在于：所述视觉检测误差和机械臂控制误差均满足的要求为：抓放装置(4)与目标物(5)之间的误差小于±5mm。

技术总结
本发明提供了一种适用于视觉抓放系统的通用实验平台，包括基准平台；在基准平台的端面上设有控制器和执行装置；所述执行装置上通过转接架连接有检测装置，在转接架的一侧连接有抓放装置；所述基准平台上设有以执行装置的中心为原点的毫米级XY平面坐标和半径数据标记。本发明可直观通过基准平台快速获取目标物精确平面坐标和半径，通过对比快速得到实验误差，辅助修正的抓放算法，提升算法训练效率；可根据需求快速更换不同的抓放装置以适应不同的抓放目标物，提升实验平台通用性；可根据需求选择安装单个或两个视觉相机，兼容单目视觉系统和双目视觉系统；检测装置可自由调整角度，适应各种工况需求。

技术研发人员：代进洪,向振文,喻会福,杨飞,刘斌,张涛,贾永豪
受保护的技术使用者：贵州航天天马机电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6