(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 202210567103.0 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510000 广东省广州市番禺区大 学城 外环西路10 0号 (72)发明人 戴璋驵　陈新度　吴磊　 (74)专利代理 机构 广州专理知识产权代理事务 所(普通合伙) 44493 专利代理师 沈素芹 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01) (54)发明名称 轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及轮胎模具字符图案的机器人视 觉自动获取方法， 包括以下： 完成第一相机的标 定， 以获得第一相机坐标系相对机械臂基座坐标 系的位置关系； 获取目标模具侧板的图像信息， 根据所述图像信息获取目标模具侧板的中心位 置坐标以及内外圈半径， 将目标模 具侧板的中心 位置坐标对应到机械臂基座坐标系中； 完成第二 相机的标定， 以获得所述第二相机在机械臂末端 关节坐标系的姿态； 根据目标模 具侧板的中心位 置坐标以及内外圈半径， 规划所述第二相机的拍 摄轨迹， 并控制机械臂搭载所述第二相机进行拍 摄图像的获取； 对所获取的拍摄图像进行图像拼 接处理， 最终形成完整 图像。 本发明所提出的方 法灵活性高、 速度快。 对工业中轮胎模具侧板字 符图案的缺陷检测有重大意 义。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114888805 A 2022.08.12 CN 114888805 A 1.轮胎模具字符图案的机器人视 觉自动获取 方法， 其特 征在于， 包括以下： 完成第一相机的标定， 以获得第一相机坐标系相对机 械臂基座 坐标系的位置关系； 获取目标模具侧板的图像信 息， 根据所述图像信 息获取目标模具侧板的中心位置坐标 以及内外圈半径， 将目标模具侧板的中心位置坐标对应到 机械臂基座 坐标系中； 完成第二相机的标定， 以获得 所述第二相机在机 械臂末端关节坐标系的姿态； 根据目标模具侧板的中心位置坐标以及内外圈半径， 规划所述第二相机的拍摄轨迹， 并控制机 械臂搭载所述第二相机进行拍摄图像的获取； 对所获取的拍摄图像进行图像拼接处 理， 最终形成完整图像。 2.根据权利要求1所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 具体的， 第一相机的标定过程， 包括以下， 将标定板放置在机械臂末端， 利用示教器控制机械臂变换不同位置采集多 张标定板图 像， 采用eye ‑to‑hand手眼标定方法求解出第一相机坐标系相对机械臂基座坐标系的位置 关系。 3.根据权利要求1所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 具体的， 根据所述图像信息获取目标模具侧板的中心位置坐标以及内外圈半径， 将目标模 具侧板的中心位置坐标对应到 机械臂基座 坐标系中， 包括， 对所述图像信息中的目标模具侧板进行阈值处理， 提取出目标模具侧板的中心坐标 (xIc0,yIc0)以及内外 圈半径rIc、 RIc， 根据图片比例尺k还原目标模具侧板的真实尺寸， 还原 得到真实侧板内外圈半径为rc＝k·rIc、 Rc＝k·RIc， 并计算目标模具侧板中心坐标(xIc0, yIc0)与图像信息的中心坐标(xI0,yI0)的偏移量 △xI＝xIc0‑xI0、△yI＝yIc0‑yI0， 从而得到实 际偏移量为 △x＝k·△xI、△y＝k·△yI， 假设第一相机 光心在机械臂基 座坐标系中的坐标 为(x,y)， 侧板中心在基座坐标系中的坐标为(xc,yc)＝(x+△x,y+△y)， 从而得到目标模具 侧板中心相对于 机械臂基座 坐标系的位置关系。 4.根据权利要求3所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 具体的， 根据目标模具侧板的中心位置坐标以及内外圈半径， 规划所述第二相 机的拍摄轨 迹过程， 包括以下， 设第二相机在拍摄高度平面上获取的视野真实尺寸为W ×H， 若H＞Rc‑rc， 则预设第二相 机进行单圈轨迹 规划； 若H＜Rc‑rc， 则预设第二相机进行双圈轨迹 规划， 其中， 双圈轨迹规划 与单圈轨 迹规划方法相同； 单圈轨迹规划具体过程为， 通过设置角度步长step， 在半径为r＝(Rc+rc)/2的圆上按步 长step设置若干 轨迹点， 完成以(xc,yc)为圆心， r为半径的单圈轨 迹规划。 5.根据权利要求4所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 具体的， 对所获取的拍摄图像进行图像拼接处 理， 包括以下， 对于单圈轨迹规划拍摄的图像进行拼接成一幅完整图像， 对于双圈轨迹规划拍摄的图 像分别按照单圈的方式进行拼接成两幅图像， 其中拼接成一幅完整图像的过程包括以下， 基于sift特征进行图像配准得到配准后的图像， 具体包括， 特征点提取、 生成局部描述 子、 特征点匹配以及仿射变换； 对配准后的图像进行加权融合消除接缝处 理， 具体包括， 在进行基于sift特 征进行图像 配准时， 仿射变换后的两幅图像会有明显的接缝，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114888805 A 2此时， 通过公式计算重叠区域的像素值 基 于此消除接缝； 其中， d1、 d2分别是两幅图像中重叠区域中的点到重叠区域左边界、 右边界的距离， pixImg1、 pixImg2分别是两幅图片中重 叠区域中的点的像素值。 6.根据权利要求5所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 所述方法还 包括， 在进行特征点匹配得到匹配结果之后， 还会采用比值提纯法对匹配结果进行提纯， 在 比值提纯后， 再采用RANSAC算法剔除离群匹配对。 7.根据权利要求1所述的轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取方法， 其特征在于， 具体的， 第二相机的标定过程， 包括以下， 将标定板放置在模具摆放平台上进行标定， 通过机械臂搭载第 二相机在不同位置拍摄 多张标定 板图像， 采用eye ‑in‑hand方法计算得到相机光心在末端坐标系的姿态。 8.轮胎模具字符图案的机器人视 觉自动获取系统， 其特 征在于， 包括： 机器人本体； 黑匣子， 设置 于所述机器人本体的机 械臂外端， 用于存放第二相机以及相配合的光源； 模具摆放平台， 用于放置目标模具侧板， 一侧固定设置有支 架； 第一相机， 固定设置 于所述支 架远离所述模具摆放平台的一端； 上位机， 与所述机器人本体、 第一相机以及黑匣子通过信号线连接， 用于， 获取第一相机的标定相关信 息， 以获得第 一相机坐标系相对机械臂基座坐标系的位置 关系； 获取目标模具侧板的图像信 息， 根据所述图像信 息获取目标模具侧板的中心位置坐标 以及内外圈半径， 将目标模具侧板的中心位置坐标对应到 机械臂基座 坐标系中； 获取第二相机的标定相关信息， 以获得所述第二相机在机械臂末端关节坐标系的姿 态； 根据目标模具侧板的中心位置坐标以及内外圈半径， 规划所述第二相机的拍摄轨迹， 并控制机 械臂搭载所述第二相机进行拍摄图像的获取； 对所获取的拍摄图像进行图像拼接处 理， 最终形成完整图像。 9.根据权利要求8所述轮胎模具字符图案的机器人视觉自动获取系统， 其特征在于， 具 体的， 在所述第二相 机进行目标模具侧板的图像信息获取时， 控制相 机倾斜一定角度以使 得相机成像平面与字符图案中心点的法线方向相垂直后进行拍摄。 10.一种计算机可读存储的介质， 所述计算机可读存储的介质存储有计算机程序， 其特 征在于， 所述计算机程序被处 理器执行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114888805 A 3