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原文传递 CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法及系统

专利名称：	CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法及系统
摘要：	本发明公开了一种CRTS‑Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，包括以下步骤：模具通过牵引机构运行到套管安装机器人工作位置下方，模具定位装置根据系统命令动作后模具停止到准确位置，进行初步定位；顶升单元将模具顶起到前后门架上，到位后发给桁架机器人动作信号；通过位于桁架机器人抓手上的工业相机对指定区域进行拍摄，采集二维图像信息，建立视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系，使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标；根据计算之后的套管安装的位置指导机器人各轴配合移动安放套管；以及最后一组套管安装完成后，机器人各部分机构位置回零，托盘供料系统待更换满料的托盘，准备进行下次作业。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中铁十四局集团房桥有限公司
发明人：	周兆春;荣慧明;王洪波;曹凤洁;霍佳伟;王诗宇;解启轩
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201811562318.3
公开号：	CN109895238A
代理机构：	北京中建联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘湘舟;宋元松
分类号：	B28B23/02(2006.01);B;B28;B28B;B28B23
申请人地址：	102400 北京市房山区阎村镇房山科技工业园区燕房园8号
主权项：	1.一种CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，其特征在于，所述自动安装方法包括以下步骤：模具通过牵引机构运行到套管安装机器人工作位置下方，模具定位装置根据系统命令动作后模具停止到准确位置，进行初步定位；顶升单元将模具顶起到前后门架上，到位后发给桁架机器人动作信号；通过位于桁架机器人抓手上的工业相机对指定区域进行拍摄，采集二维图像信息，建立视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系，使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标，以便进一步准确定位世界坐标系中套管安装的位置；根据计算之后的套管安装的位置指导机器人各轴配合移动安放套管；以及最后一组套管安装完成后，机器人各部分机构位置回零，托盘供料系统待更换满料的托盘，准备进行下次作业。 2.如权利要求1所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，其特征在于，其中，所述进行初步定位包括：模具停止到模具定位系统定位销的下方，此时，机器人电控系统发给液压系统指令，模具定位系统对角布置的定位销通过液压缸的作用下向下伸出，插入到模具上方对角的两个定位孔中。 3.如权利要求2所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，其特征在于，建立视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系包括如下步骤：利用棋盘标定板，进行工业相机的内、外参数标定及畸变矫正过程；通过在棋盘标定板中选取标定点，标定选取的关键点在世界坐标系下和图像坐标系下的坐标，建立世界坐标同图像坐标间正确的坐标转换关系；其中，工业相机的内、外参数标定依据以下公式进行：从物理世界坐标系到相机坐标系的转换关系式表示为：其中(X，Y，Z)世界坐标系中的实际坐标，fx和fy分别表示两个方向上透镜的物理焦距长度与相机中每个单元尺寸的乘积，cx和cy分别表示对屏幕坐标中心相对于光轴可能发生的偏移；其中，工业相机的畸变矫正基于以下步骤进行：根据以下等式调整径向畸变： xcorrected＝x′(1+k1r2+k2r4+k3r6) (2) ycorrected＝y′(1+k1r2+k2r4+k3r6) (3) (x，y)是相机上畸变点的原始位置，(xcorrected，ycorrected)是矫正后的新位置；根据以下等式调整切向畸变： xcorrected＝x+[2p1xy+p2(r2+2x2)] (4) ycorrected＝y+[p1(r2+2y2)+2p2xy] (5) 使用棋盘图像来计算4个内参数(fx,fy,cx,cy)和5个畸变参数(k1,k2,k3,p1,p2)。 4.如权利要求3所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，其特征在于，使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标包括如下步骤：采用双边滤波的方式，对相机捕捉的图像进行降噪处理，并且在降噪的过程中应该保持边界清晰；使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标；使用所述视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系，求出世界坐标系中套管安装的位置；其中，双边滤波的计算公式如下：其中w(i，j，k，l)取决于空域核和值域核的乘积，(i，j)，(k，l)分别是两个像素点的坐标；空间高斯函数确保只有邻近区域的像素对中心点有影响，空域核表示如下：值域核高斯函数确保只有与中心像素灰度值相近的才会被用来做模糊运算，值域核表示如下：两者相乘后，就会产生依赖于数据的双边滤波权重函数： 5.如权利要求4所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装方法，其特征在于，根据计算之后的套管安装的位置指导机器人各轴配合移动安放套管包括如下步骤：把机器人寄存器中存储的预埋套管的位置信息修改为计算得到的世界坐标系中套管安装的位置坐标；机器人Z轴上移，手指张开，手抓气缸合并，Z轴运行到托盘上方指定位置后，下降到抓取套管高度，托盘向前移动，机器人通过末端手抓到托盘供料系统上抓取一对套管螺旋筋的组件，放置到承轨台的定位轴涨紧套上，压紧装置实现将套管压紧到模具上。 6.一种CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装系统，其特征在于，所述自动安装系统包括：取料系统、安装机器人、基于机器视觉的定位系统、处理器和存储器；其中，所述取料系统包括：拆叠盘传输装置；所述安装机器人包括：高精度三轴桁架机器人、末端手抓系统、托盘供料系统、模具定位系统、安全防护系统、液压泵、控制阀、执行油缸、顶升横梁和安装地梁；所述基于机器视觉的定位系统包括：工业相机、控制器和距离传感器；其中，所述存储器中存储有指令，在被执行时，所述指令使得所述处理器进行以下操作：模具通过牵引机构运行到套管安装机器人工作位置下方，模具定位装置根据系统命令动作后模具停止到准确位置，进行初步定位；顶升单元将模具顶起到前后门架上，到位后发给桁架机器人动作信号；通过位于桁架机器人抓手上的工业相机对指定区域进行拍摄，采集二维图像信息，建立视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系，使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标，以便进一步准确定位世界坐标系中套管安装的位置；根据计算之后的套管安装的位置指导机器人各轴配合移动安放套管；以及最后一组套管安装完成后，机器人各部分机构位置回零，托盘供料系统待更换满料的托盘，准备进行下次作业。 7.如权利要求6所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装系统，其特征在于，其中，所述进行初步定位包括：模具停止到模具定位系统定位销的下方，此时，机器人电控系统发给液压系统指令，模具定位系统对角布置的定位销通过液压缸的作用下向下伸出，插入到模具上方对角的两个定位孔中。 8.如权利要求7所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装系统，其特征在于，建立视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系包括如下步骤：利用棋盘标定板，进行工业相机的内、外参数标定及畸变矫正过程；通过在棋盘标定板中选取标定点，标定选取的关键点在世界坐标系下和图像坐标系下的坐标，建立世界坐标同图像坐标间正确的坐标转换关系；其中，工业相机的内、外参数标定依据以下公式进行：从物理世界坐标系到相机坐标系的转换关系式表示为：其中(X，Y，Z)世界坐标系中的实际坐标，fx和fy分别表示两个方向上透镜的物理焦距长度与相机中每个单元尺寸的乘积，cx和cy分别表示对屏幕坐标中心相对于光轴可能发生的偏移；其中，工业相机的畸变矫正基于以下步骤进行：根据以下等式调整径向畸变： xcorrected＝x′(1+k1r2+k2r4+k3r6) (2) ycorrected＝y′(1+k1r2+k2r4+k3r6) (3) (x，y)是相机上畸变点的原始位置，(xcorrected，ycorrected)是矫正后的新位置；根据以下等式调整切向畸变： xcorrected＝x+[2p1xy+p2(r2+2x2)] (4) ycorrected＝y+[p1(r2+2y2)+2p2xy] (5) 使用棋盘图像来计算4个内参数(fx,fy,cx,cy)和5个畸变参数(k1,k2,k3,p1,p2)。 9.如权利要求8所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装系统，其特征在于，使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标包括如下步骤：采用双边滤波的方式，对相机捕捉的图像进行降噪处理，并且在降噪的过程中应该保持边界清晰；使用Hough检测算法确定套管安装位置在相机坐标系中的坐标；使用所述视觉传感器下图像坐标同世界坐标系下实际坐标的转换关系，求出世界坐标系中套管安装的位置；其中，双边滤波的计算公式如下：其中w(i，j，k，l)取决于空域核和值域核的乘积，(i，j)，(k，l)分别是两个像素点的坐标；空间高斯函数确保只有邻近区域的像素对中心点有影响，空域核表示如下：值域核高斯函数确保只有与中心像素灰度值相近的才会被用来做模糊运算，值域核表示如下：两者相乘后，就会产生依赖于数据的双边滤波权重函数： 10.如权利要求9所述的CRTS-Ⅲ型轨道板预埋套管的自动安装系统，其特征在于，根据计算之后的套管安装的位置指导机器人各轴配合移动安放套管包括如下步骤：把机器人寄存器中存储的预埋套管的位置信息修改为计算得到的世界坐标系中套管安装的位置坐标；机器人Z轴上移，手指张开，手抓气缸合并，Z轴运行到托盘上方指定位置后，下降到抓取套管高度，托盘向前移动，机器人通过末端手抓到托盘供料系统上抓取一对套管螺旋筋的组件，放置到承轨台的定位轴涨紧套上，压紧装置实现将套管压紧到模具上。
所属类别：	发明专利