(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210903041.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 山东浪潮科 学研究院有限公司 地址 250101 山东省济南市历下区高新区 浪潮路10 36号S02号楼 (72)发明人 赵前程　赵鑫鑫　姜凯　李锐　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 刘德 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉引导的薄片状物体抓取系统 (57)摘要 本发明公开一种基于视觉引导的薄片状物 体抓取系统， 可以快速准确的实现薄片状物体抓 取。 包括图像采集模块、 控制器和机械臂， 图像采 集模块设置于传送带上方， 用于采集待抓取薄片 状物体的图像， 并传输至控制器， 控制器内存有 待抓取薄片状物 体的模板图像， 对于图像采集模 块传输过来的实时图像进行预处理、 模式匹配和 位姿估计， 控制器根据待抓取薄片状物体的位姿 信息计算出机械臂对应的角度信息， 机械臂将角 度信息发送至机械臂的驱动机构， 对机械臂进行 姿态调整， 进行抓取。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115366098 A 2022.11.22 CN 115366098 A 1.一种基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 包括图像采集模块、 控制器 和机械臂， 图像采集模块设置于传送带上方， 用于采集待抓取薄片状物体的图像， 并传输至 控制器， 控制器内存有待抓取薄片状物体的模板图像， 对于图像采集模块传输过来的实时 图像进行预处理、 模式匹配和位姿估计， 控制 器根据待抓取薄片状物体的位姿信息计算出 机械臂对应的角度信息， 控制器将角度信息发送至机械臂的驱动机构， 对机械臂进行姿态 调整， 进行抓取。 2.根据权利要求1所述的基于 视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特 征在于： 控制器接收图像采集模块传输过来的图像后进行目标的特征提取和模板匹配， 通过模 板匹配的方式计算出薄片状物体的中心 位置， 通过前后两帧图像在运动方向上的位置和拍 摄时间间隔计算出薄片 状物体的运动速度， 通过卡尔曼滤波估算出下一个时钟周期内薄片 状物体的位置， 并且规划机械臂的运动轨迹， 当薄片 状物体进入机械臂 抓取区域内时， 机械 臂末端的位姿态与目标位姿态重合， 再将位姿态信息换算成角度信息， 从而引导机械臂准 确抓取薄片状物体。 3.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 通过原始 图像构建模板图像， 过程为： 对原始图像作中低通滤波， 进行图像的预处理， 降低 或去除噪 声， 在原始图像中选择目标薄片状物体的图像作为模板图像， 在原始图像中定义一个搜索 区域， 已模板图像作为模板， 通过灰度相关匹配， 在搜索区域内找到一个或多个薄片状物 体， 计算出他们的图像坐标。 4.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 机械臂前 端采用吸盘抓取薄片状物体。 5.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 薄片状物 体有正反两面， 两个面颜色不同， 控制器内设有正反面对应的参数， 当前薄片状物体正面朝 上时， 机械臂抓取 的薄片状物体对齐角度后直接放入包装盒内； 而当前薄片状物体反面朝 上时， 机械臂抓取 的薄片状物体先在待处理区域内进行反转操作， 等待空闲时进行二次抓 取后放入 包装盒内。 6.根据权利要求2所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 模板匹配 的准则包括标图像的轮廓、 形状、 灰度值、 颜色。 7.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 图像采集 模块采用C CD相机， 控制器采用工业计算机 。 8.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 图像采集 模块和控制器通过GigE 接口进行信息传输 。 9.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 控置业和 机械臂驱动装置之间通过CAN总线通信。 10.根据权利要求1所述的基于视觉引导的薄片状物体抓取系统， 其特征在于： 图像采 集装置通过定时器或者 光电开关触发。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115366098 A 2一种基于视觉引导 的薄片状物体抓取系统 [0001]技术领域 本发明涉及机器视觉和工业机器人应用领域， 具体涉及 一种基于视觉引导的薄片 状物体抓取系统。 背景技术 [0002]当前工业识别与抓取是生产线上工业机器人的一个重要作用， 多数的生产线上机 器人使用的离线编程的方式， 这种机器人工作模式比较固化， 在不变的工作环境或者固定 的目标对象时， 能进 行按照预定指 令进行工作， 一旦工作 环境或者目标对象发生变化时， 这 种离线编程的机器人不会进行及时调整。 目前也有不少引入机器视觉的工业机器人， 即使 在工作环境或者目标对象发生变化时， 这种工业机器人也能通过视觉引导能快速的进 行抓 取搬运等工作， 提高了 工业机器人的灵活性和工作效率。 [0003]虽然当前引入机器视觉的工业机器人不在少数， 但大部分都是针对体积较大或者 质量较大的目标进行抓取等处 理， 对质量小的目标处 理方案的较少。 发明内容 [0004]本发明针对质量轻体积小的薄片状物体生产包装问题， 开发出一套视觉引导的薄 片状物体抓取系统， 可以快速准确的实现薄片状物体抓取。 [0005]为了解决所述技术问题， 本发明采用的技术方案是： 一种基于视觉引导的薄片状 物体抓取系统， 包括图像采集模块、 控制器和机械臂， 图像采集模块设置于传送带上方， 用 于采集待抓取薄片状物体的图像， 并传输至控制器， 控制器内存有待抓取薄片状物体的模 板图像， 对于图像采集模块传输过来的实时图像进 行预处理、 模式匹配和位姿估计， 控制器 根据待抓取薄片 状物体的位姿信息计算出机械臂对应的角度信息， 控制器将角度信息发送 至机械臂的驱动机构， 对机 械臂进行姿态调整， 进行抓取。 [0006]进一步的， 控制器接收图像采集模块传输过来的图像后进行目标的特征提取和模 板匹配， 通过模板匹配的方式计算出薄片状物体的中心位置， 通过前后两 帧图像在运动方 向上的位置和拍摄时间间隔计算出薄片 状物体的运动速度， 通过卡尔曼滤波估算出下一个 时钟周期内薄片状物体的位置， 并且规划机械臂的运动轨迹， 当薄片状物体进入机械臂抓 取区域内时， 机械臂末端的位姿态与目标位姿态重合， 再将位姿态信息换算 成角度信息， 从 而引导机 械臂准确抓取薄片状物体。 [0007]进一步的， 通过原始图像构建模板图像， 过程为： 对原始图像作中低通滤波， 进行 图像的预 处理， 降低或去除噪声， 在原始图像中选择目标薄片 状物体的图像作为模板图像， 在原始图像中定义一个搜索区域， 已模板图像作为模板， 通过灰度相关匹配， 在搜索区域内 找到一个或多个薄片状物体， 计算出他们的图像坐标。 [0008]进一步的， 机械臂前端采用吸盘抓取薄片状物体。 [0009]进一步的， 薄片状物体有正反两面， 两个面颜色不同， 控制器内设有正反面对应的 参数， 当前薄片状物体正面朝上时， 机械臂抓取 的薄片状物体对齐角度后直接放入包装盒说　明　书 1/3 页 3 CN 115366098 A 3