孔令升,崔西宁,郭俊广,宋展,孙红雨.基于时域编码结构光的高精度三维视觉引导抓取系统研究[J].集成技术,2020,(2):38-49
基于时域编码结构光的高精度三维视觉引导抓取系统研究
An Accurate Bin-Picking System Using Temporal Encoded StructuredLight Sensor
  
DOI:10.12146/j.issn.2095-3135.20200110001
中文关键词:  精确抓取;结构光;标定;表面模板匹配;位姿计算
英文关键词:precision bin-picking; structured light; calibration; surface model matching; pose estimation
基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFB1103602);国家自然科学基金项目(U1613213);深圳市孔雀计划-技术创新项目(KQJSCX20170731165108047)
作者单位
孔令升 中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055;中国科学院大学 北京 100039 
崔西宁 中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055;山东科技大学 青岛 266590 
郭俊广 中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055;中国科学院大学 北京 100039 
宋展 中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055 
孙红雨 山东科技大学 青岛 266590 
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中文摘要:
      在许多自动化应用场合中,如分拣和上、下料等过程中,机械臂抓取是非常重要的一个环 节。在有遮挡或物体杂乱放置的情况下,对物体进行可靠、快速和精确计算位姿是机械臂抓取的难题之一。该文提出一种针对非规则目标的 3D 视觉引导抓取系统。首先,该系统运用面结构光系统对目标进行高精度三维重建,并建立离线 3D 点云模板库;然后,将标准模板与点云预处理后的场景点云进行匹配,得到匹配参数后,由坐标系之间的转换矩阵计算机器手抓取位姿;最后,引导机器手完成对目标物体的抓取。实验结果表明,所开发的机械臂抓取系统能够对非规则目标进行可靠、快速和精确的 抓取。
英文摘要:
      Robot bin-picking system is an important component in many automation applications, such as sorting, loading, and unloading. However, it is difficult to calculate the pose of object reliably, quickly, and accurately in the environment where the object is obscured or placed disorderly. This paper proposes a 3D vision-guided bin-picking system for free-form objects. In this system, the structured light systems are used to carry out high-precision 3D reconstruction of the targets and to establish the off-line 3D template library. Furthermore, standard template is matched with the point cloud of the scene after preprocessing. After the matching parameters are obtained, the robot’s posture is calculated by the transformation matrix between the coordinate systems, and the robot is guided to complete the grasp of the target object. Experimental results show that the robot bin-picking system can grasp irregular targets reliably, quickly, and precisely.
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