隨著傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。近年來(lái)，大量工業(yè)機(jī)器人被用于裝配制造、分揀包裝、拆包碼垛等領(lǐng)域。，不斷提高了企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平。同時(shí)，企業(yè)的生產(chǎn)方式也從傳統(tǒng)的人力主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人主導(dǎo)，大大提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，減少了一些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)工人身體造成的傷害。在機(jī)器人作業(yè)過(guò)程中，如何準(zhǔn)確抓取隨機(jī)堆放的零件或貨物，已成為目前業(yè)界應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。基于以前的技術(shù)， 博肯機(jī)器人團(tuán)隊(duì)對(duì)3D視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和升級(jí)，與博肯的串并聯(lián)六軸機(jī)器人合作開(kāi)發(fā)了基于3D視覺(jué)的無(wú)序分揀技術(shù)。
與傳統(tǒng)的2D視覺(jué)不同，三維表面成像/重建/測(cè)量技術(shù)可以用來(lái)測(cè)量物體表面各點(diǎn)的(x，y，z)坐標(biāo)，測(cè)量結(jié)果可以表示為深度圖。三維表面成像系統(tǒng)除了測(cè)量三維坐標(biāo)外，還可以輸出物體表面空間點(diǎn)的其他光學(xué)特征值，如反射率、顏色等。此時(shí)點(diǎn)云的測(cè)量結(jié)果一般可以表示為{}，其中是代表第I個(gè)點(diǎn)的光學(xué)特征值的向量。比如常見(jiàn)的RGB-D(紅綠藍(lán)深度)測(cè)量數(shù)據(jù)可以表示為{}。
目前，常見(jiàn)的三維表面成像技術(shù)包括雙目立體視覺(jué)、多視角立體視覺(jué)和激光片光三角測(cè)量。編碼結(jié)構(gòu)光，飛行時(shí)間，聚焦深度，光度立體視覺(jué)。該方案采用編碼結(jié)構(gòu)光三角測(cè)量原理用于三維結(jié)構(gòu)光相機(jī)。它的工作原理是:編碼結(jié)構(gòu)光激光器將專門(mén)設(shè)計(jì)的編碼圖案投射到目標(biāo)物體上。基于不同的圖案編碼方法，相機(jī)可能需要拍攝由激光照射的目標(biāo)物體的表面的一個(gè)或多個(gè)圖像，并且可以通過(guò)比較圖像上的調(diào)制編碼光圖案和未調(diào)制編碼光圖案來(lái)測(cè)量目標(biāo)表面的3D形態(tài)。
當(dāng)視場(chǎng)滿足攝像機(jī)的探測(cè)要求時(shí)，通過(guò)調(diào)整攝像機(jī)的相關(guān)參數(shù)，可以得到攝像機(jī)拍攝的灰度圖像和相應(yīng)的深度圖像。
獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)點(diǎn)云濾波、點(diǎn)云分割等點(diǎn)云預(yù)處理步驟，利用FPFH特征描述子提取點(diǎn)云特征。由PFH特征演化而來(lái)的快速點(diǎn)特征直方圖描述子(FPFH)具有計(jì)算復(fù)雜度低、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。
在對(duì)目標(biāo)點(diǎn)云進(jìn)行特征提取后，選取點(diǎn)云數(shù)據(jù)全局特征描述符中的OUR-CVFH特征對(duì)分割后的點(diǎn)云塊進(jìn)行分類，然后通過(guò)模板匹配的方法將模板與子目標(biāo)的分割后的點(diǎn)云進(jìn)行匹配，完成不同種類物體點(diǎn)云的位姿估計(jì)。最后，通過(guò)與機(jī)器人的標(biāo)定，完成機(jī)器人在三維視覺(jué)下的無(wú)序分揀任務(wù)。