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0 引言
项目采用六轴机械臂搭配末端真空吸盘,从无序包裹中抓取想要的包裹。AI算法需要提供各包裹的抓取点的3D坐标与3D姿态。由于快递包裹含有多个面,且大多为倾斜状态,为了顺利抓取,我们的算法需要如下几个步骤:
①从彩色图的包裹堆里面识别、分割出每个单独的包裹,得到2D掩码Mask1;
②从对齐的深度图中提取每个包裹Mask1对应的深度掩码Mask2;
③根据相机参数,计算Mask2对应的三维点云DisMask;
④将DisMask中的异常点云值剔除后做平面分割,只要含点云数量最多的那个平面;
⑤求平面的质心作为抓取点,求平面的法向量与x、y、z轴的角度为末端抓取姿态。
最终得到6个值返回给下位机做机械臂的控制。
本次是在windows上进行开发,我用到的软件与SDK有:cmak-3.28.1,vs2019,opencv-4.6.1,open3d-0.18.0,orbbecsdk1.10.18、cuda-11.6、cudnn-8.5.0、tensorrt-8.4.1.5。
模型用的ultralytics最新版训练的yolo11s-seg,训练好之后转好的onnx模型与训练数据可以在【这里】下载,训练方法网上到处都有,不是此博客的重点。
1 奥比中光相机测试
1.1 SDK相机初体验
以前做这种对精度要求不那么高项目用的都是intel的realsense系列,但价格越来越贵了,加上奥博中光天天网上吹牛批,所以某鱼买了一款二手的GeminiPro相机,是奥比中光与轮趣科技一同研发的。
首先配置奥比中光相机的驱动与SDK,必须要装驱动才能使用,下载地址:地址1。因为我采用的win11,所以下载的win_x64这个版本。
解压后的目录为D:/Project/OrbbecSDK/(这是我放置的目录),也可以换其他路径存放。有个driver的文件夹,里面的exe无脑安装即可。
安装完成后,打开CMAKE_GUI与VS2019,CMAKE我采用的版本是3.28.1。首先打开CMakeLists.txt将OpenCV_DIR的路径改成自己的实际路径,关于opencv的安装编译网上有很多,这里就不赘述了。
https://github.com/orbbec/OrbbecSDK/releases然后打开cmakegui按照下列步骤配置并生成vs的工程文件,生成好之后打开,最后ALL_BUILD。
ALL_BUILD右键生成之后会在bin目录下生成很多exe文件,插上相机、运行color_viewer有画面就代表已经可以正确使用SDK了,下面我们对其进行改写,得到我们想要的程序。
1.2 将SDK的Example改成所需要程序
在我的案例中,对于SDK需要有以下几个功能:
①设定参数与初始化相机;②获取彩色图与深度图;③对彩色图与深度图进行对齐;④传入检测得到的box与mask计算3d点云;⑤点云处理得到三维抓取点与三维姿态。
4.6再更新