(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 202210454578.9 (22)申请日 2022.04.27 (71)申请人 天津新松机 器人自动化有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区空港经济区 纬七道60号-研发车间1楼C区 申请人 中国科学院沈阳自动化研究所 (72)发明人 李朋超　徐方　王金涛　郭海冰　 朱维金　苏萌　 (74)专利代理 机构 沈阳科苑专利商标代理有限 公司 210 02 专利代理师 王倩 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/77(2017.01) G06T 7/13(2017.01)G06T 7/66(2017.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 1/00(2006.01) G06V 10/77(2022.01) G06K 9/62(2022.01) B24B 1/00(2006.01) B24B 49/12(2006.01) B24B 51/00(2006.01) (54)发明名称 机器人用 于局部不连续区域打磨的视觉定 位方法及系统 (57)摘要 本发明属于机器视觉、 机器人应用领域， 具 体说是机器人用于局部不连续区域打磨的视觉 定位方法， 包括以下步骤： 对工件进行线阵相机 扫描， 获取工件表面点云； 获取工件的包围盒尺 寸信息， 沿包围盒的边长最大值及最小值划分成 多个平面立方体； 对每个平面立方体拟合出拟合 平面； 计算每个平面立方体中各个点云到拟合平 面的距离， 所有距离的平均值为粗糙度； 统计所 有平面立方体的粗糙度， 并划分为不同等级； 选 出所有需要打磨 的平面立方体， 设置打磨阈值， 并将打磨阈值、 平面立方体中点 云质心坐标及拟 合出的表 面法向量传送给机器人控制器， 使机器 人进行打磨作业； 本发明由二维图像数据拓展到 三维的点云数据， 数据量提高， 得到的粗糙度精 度得到了提高。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114913229 A 2022.08.16 CN 114913229 A 1.机器人用于局部不连续区域打磨的视 觉定位方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)对需要 进行打磨的工件进行线阵相机扫描， 获取工件表面 点云； 2)利用PCA法获取工件的包围盒尺寸信息， 沿包围盒的边长最大值及最小值划分成多 个平面立方体； 3)对每个平面立方体利用最小二乘拟合出轮廓线， 并通过离 散度拟合拟合平面； 4)计算每个平面立方体中、 线阵相机采集到的各个点云到拟合平面的距离， 并获取所 有距离的平均值 为粗糙度Ra； 5)统计所有平面 立方体的Ra数值， 按照打磨工艺要求将Ra划分为不同等级； 6)选出所有需要打磨的平面立方体， 根据划分的不同等级设置打磨阈值t， 并将打磨阈 值t、 平面立方体中点云质心 坐标及拟合出的表 面法向量传送给机器人控制器， 使机器人进 行打磨作业； 当完成一次打磨后， 判断整个工件表面的粗糙度Ra与打磨阈值t的大小关系， 若Ra≤t， 则打磨完成； 反 之， 重复步骤1)～6)。 2.根据权利要求1所述的机器人用于局部不连续区域打磨的视觉定位方法， 其特征在 于， 所述平面 立方体边长根据机器人打磨工艺和需求确定 。 3.根据权利要求1所述的机器人用于局部不连续区域打磨的视觉定位方法， 其特征在 于， 所述步骤3)， 具体为： 由于点云为无数个点组成， 通过离散度拟合平面， 即找到一个到各个点的距离最近的 平面， 即： ax+by+cz+d＝0 其中， a， b， c， d分别为平面方程系数， x， y， z分别为平面方程变量； 利用最小二乘法的矩阵形式， 获取a， b， c的值， 并代入至平面公式， 即获取拟合平面。 4.根据权利要求1所述的机器人用于局部不连续区域打磨的视觉定位方法， 其特征在 于， 所述步骤4)， 具体为： 计算每个平面立方体中每个点到拟合平面的距离， 即将拟合平面公式拟合至二维数据 Ra的表达式 中， 即获取每点距离的平均值 为粗糙度Ra为： 其中， a， b， c， d分别为平面方程系数， xi， yi， zi分别为平面方程变量， n 为取样点个数。 5.根据权利要求1所述的机器人用于局部不连续区域打磨的视觉定位方法， 其特征在 于， 所述拟合出的表面法向量 为： 6.机器人用于局部不连续区域打磨的视 觉定位系统， 其特 征在于， 包括： 点云获取模块， 用于对需要 进行打磨的工件进行线阵相机扫描， 获取工件表面 点云； 平面拟合模块， 用于利用PCA法获取工件的包围盒尺寸信息， 沿包围盒的边长最大值及 最小值划分成多个平面立方体； 对每个平面立方体利用最小二乘拟合出轮廓线， 并通过离 散度拟合拟合平面； 粗糙度构建模块， 用于计算每个平面立方体中、 线阵相机采集到的各个点云到拟合平 面的距离， 并获取所有距离的平均值为粗糙度Ra； 统计所有平面立方体的Ra数值， 按照打磨权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114913229 A 2工艺要求将Ra划分为不同等级； 打磨控制模块， 用于选出所有需要打磨的平面立方体， 根据划分的不同等级设置打磨 阈值t， 并将打磨阈值t、 平面立方体中点云质心坐标及拟合出的表面法向量传送给机器人 控制器， 使机器人进行打磨作业。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114913229 A 3